DE112019006135T5 - Reducing agent injection device, exhaust gas processing device, and exhaust gas processing method - Google Patents

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Abstract

Eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100, die enthält: eine Wabenstruktur 1, die enthält: einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt 11 mit einer Trennwand 15, die mehrere Zellen 14 definiert, die sich jeweils von einer Fluideinströmstirnfläche 13a zu einer Fluidausströmstirnfläche 13b erstrecken; und wenigstens ein Paar von Elektrodenabschnitten 12, die konfiguriert sind, den Wabenstrukturabschnitt 11 durch das Leiten eines Stroms zu erwärmen, wobei das Paar von Elektrodenabschnitten 12 an einer Seitenfläche des Wabenstrukturabschnitts 11 angeordnet ist, wobei die Wabenstruktur 1 so konfiguriert ist, dass sie den Harnstoff in einer wässrigen Harnstofflösung in dem durch Leiten des Stroms erwärmten Wabenstrukturabschnitt 11 zersetzen kann, um Ammoniak zu erzeugen; einen Außenzylinder 2 mit einem einlassseitigen Endabschnitt und einem auslassseitigen Endabschnitt, wobei der einlassseitige Endabschnitt eine Trägergaseinleitungsöffnung 22 umfasst, die konfiguriert ist, ein Trägergas einzuleiten, wobei der auslassseitige Endabschnitt eine Einspritzöffnung 21 umfasst, die konfiguriert ist, Ammoniak einzuspritzen, wobei der Außenzylinder 2 die Wabenstruktur 1 unterbringt und ein erster Strömungsweg, durch den ein Fluid durch die mehreren Zellen 14 strömen kann, und ein zweiter Strömungsweg, durch den das Fluid von dem einlassseitigen Endabschnitt zu dem auslassseitigen Endabschnitt strömen kann, ohne durch die mehreren Zellen 14 zu gehen, in dem Außenzylinder 2 vorgesehen sind; eine Harnstoffsprühvorrichtung 3, die konfiguriert ist, die wässrige Harnstofflösung in den ersten Strömungsweg oder den zweiten Strömungsweg auf einer Einströmseite des Fluids zu sprühen, wobei die Harnstoffsprühvorrichtung 3 an einem Ende des Außenzylinders 2 angeordnet ist; und einen Sprührichtungsschalter, der so konfiguriert ist, dass er eine Sprührichtung der wässrigen Harnstofflösung abhängig von den Temperaturen eines Abgases in den ersten Strömungsweg oder den zweiten Strömungsweg umschalten kann.A reducing agent injection apparatus 100 including: a honeycomb structure 1 including: a columnar honeycomb structure portion 11 having a partition 15 defining a plurality of cells 14 each extending from a fluid inflow end surface 13a to a fluid outflow end surface 13b; and at least one pair of electrode portions 12 configured to heat the honeycomb structure portion 11 by passing a current, the pair of electrode portions 12 being arranged on a side surface of the honeycomb structure portion 11, the honeycomb structure 1 configured to contain the urea decomposed in an aqueous urea solution in the honeycomb structure portion 11 heated by passing the current to generate ammonia; an outer cylinder 2 having an inlet-side end portion and an outlet-side end portion, the inlet-side end portion including a carrier gas introduction port 22 configured to introduce a carrier gas, the outlet-side end portion including an injection port 21 configured to inject ammonia, the outer cylinder 2 the Honeycomb structure 1 accommodates and a first flow path through which a fluid can flow through the plurality of cells 14, and a second flow path through which the fluid can flow from the inlet-side end portion to the outlet-side end portion without going through the plurality of cells 14 in the outer cylinder 2 are provided; a urea spray device 3 configured to spray the urea aqueous solution into the first flow path or the second flow path on an inflow side of the fluid, the urea spray device 3 being disposed at one end of the outer cylinder 2; and a spray direction switch configured to switch a spray direction of the urea aqueous solution into the first flow path or the second flow path depending on the temperatures of an exhaust gas.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung, eine Abgasverarbeitungsvorrichtung und ein Abgasverarbeitungsverfahren.The present invention relates to a reducing agent injection device, an exhaust gas processing device, and an exhaust gas processing method.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Eine Abgasverarbeitungsvorrichtung unter Verwendung eines Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion von NOx (SCR-Katalysators) ist zum Reinigen von Stickstoffoxiden (NOx) in Abgasen, die von verschiedenen Kraftmaschinen ausgestoßen werden, bekannt (Patentliteratur 1).An exhaust gas processing apparatus using a NOx selective catalytic reduction (SCR) catalyst is known for purifying nitrogen oxides (NOx) in exhaust gases emitted from various engines (Patent Literature 1).

Die in der Patentliteratur 1 beschriebene Abgasverarbeitungsvorrichtung enthält einen Katalysator (SCR-Katalysator), der an einer Abgasleitung einer Kraftmaschine angebracht ist, und Mittel zum Einspritzen von Harnstoffwasser in die Abgasleitung zwischen der Kraftmaschine und dem Katalysator und enthält außerdem mehrere Harnstoffwasser-Einspritzmittel zum Mischen von Harnstoffwasser mit einem Abgas, zum Reagieren mit spezifischen Komponenten im Abgas durch den Katalysator und zum Mischen des Harnstoffwassers mit dem Abgas.The exhaust gas processing apparatus described in Patent Literature 1 includes a catalyst (SCR catalyst) attached to an exhaust pipe of an engine and means for injecting urea water into the exhaust pipe between the engine and the catalyst, and also includes a plurality of urea water injection means for mixing Urea water with an exhaust gas, for reacting with specific components in the exhaust gas by the catalyst and for mixing the urea water with the exhaust gas.

In der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Abgasverarbeitungsvorrichtung muss jedoch eine Temperatur des Abgases 200 °C oder höher sein, um den Harnstoff im Harnstoffwasser durch die Wärme des Abgases in Ammoniak zu zersetzen. Wenn die Temperatur des Abgases tiefer ist, gibt es deshalb ein Problem, dass es schwierig ist, dass die Zersetzungsreaktion des Harnstoffs stattfindet und eine für die NOx-Behandlung erforderliche Ammoniakmenge unzureichend ist.In the exhaust gas processing apparatus described in Patent Literature 1, however, a temperature of the exhaust gas needs to be 200 ° C. or higher in order to decompose the urea in the urea water into ammonia by the heat of the exhaust gas. Therefore, when the temperature of the exhaust gas is lower, there is a problem that it is difficult for the decomposition reaction of urea to take place and an amount of ammonia required for the NOx treatment is insufficient.

Deshalb ist eine Abgasverarbeitungsvorrichtung unter Verwendung einer Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung vorgeschlagen worden, wobei die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung enthält: eine Wabenstruktur (eine Wabenheizvorrichtung) mit einem zylindrischen Wabenstrukturabschnitt und einem Paar von Elektrodenabschnitten, die an einer Seitenfläche des Wabenstrukturabschnitts angeordnet sind; und eine Harnstoffsprühvorrichtung, die konfiguriert ist, eine wässrige Harnstofflösung auf den Wabenstrukturabschnitt zu sprühen (Patentliteratur 2). Die in der Abgasverarbeitungsvorrichtung verwendete Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung kann die wässrige Harnstofflösung auf den Wabenstrukturabschnitt sprühen, der durch Anlegen einer Spannung an die Elektrodenabschnitte elektrisch erwärmt worden ist, und den Harnstoff in der wässrigen Harnstofflösung in der Wabenstruktur zersetzen, um effizient Ammoniak zu erzeugen.Therefore, there has been proposed an exhaust gas processing device using a reducing agent injection device, the reducing agent injection device including: a honeycomb structure (a honeycomb heater) having a cylindrical honeycomb structure portion and a pair of electrode portions disposed on a side surface of the honeycomb structure portion; and a urea spray device configured to spray a urea aqueous solution onto the honeycomb structure portion (Patent Literature 2). The reducing agent injection device used in the exhaust gas processing device can spray the urea aqueous solution onto the honeycomb structure portion that has been electrically heated by applying a voltage to the electrode portions and decompose the urea in the urea aqueous solution in the honeycomb structure to efficiently generate ammonia.

Durch das Sprühen der wässrigen Harnstofflösung auf den elektrisch erwärmten Wabenstrukturabschnitt nimmt jedoch eine Temperatur eines Bereichs ab, wo die wässrige Harnstofflösung gesprüht wird, wodurch eine Temperaturunregelmäßigkeit in dem Wabenstrukturabschnitt erzeugt wird. Im Ergebnis besteht die Tendenz, dass Harnstoffablagerungen (durch den Harnstoff verursachte Kristalle) in einem Bereich mit tieferer Temperatur des Wabenstrukturabschnitts erzeugt werden. Die Erzeugung der Harnstoffablagerungen blockiert einen Strömungsweg im Wabenstrukturabschnitt, was die Zersetzung des Harnstoffs in Ammoniak verhindert.However, by spraying the urea aqueous solution on the electrically heated honeycomb structure portion, a temperature of a region where the urea aqueous solution is sprayed decreases, thereby generating temperature irregularity in the honeycomb structure portion. As a result, urea deposits (crystals caused by urea) tend to be generated in a lower temperature region of the honeycomb structure portion. The generation of the urea scale blocks a flow path in the honeycomb structure portion, preventing the urea from decomposing into ammonia.

Deshalb sind Abgasverarbeitungsvorrichtungen vorgeschlagen worden, die eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung verwenden, die mit einer Trägergaseinleitungsöffnung zwischen der Harnstoffeinspritzdüse und der Wabenstruktur versehen ist, (Patentliteratur 3 und 4). Gemäß der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung, die in jeder Abgasverarbeitungsvorrichtung verwendet wird, kann ein Trägergas, das von der Trägergaseinleitungsöffnung eingeleitet wird, die Strömung des Gases in dem Wabenstrukturabschnitt fördern. Selbst wenn die wässrige Harnstofflösung auf den Wabenstrukturabschnitt gesprüht wird, kann deshalb ein Temperaturunterschied im Wabenstrukturabschnitt verringert werden, wodurch die Bildung von Harnstoffablagerungen unterdrückt wird.Therefore, exhaust gas processing devices using a reducing agent injection device provided with a carrier gas introduction port between the urea injection nozzle and the honeycomb structure have been proposed (Patent Literature 3 and 4). According to the reducing agent injection device used in each exhaust gas processing device, a carrier gas introduced from the carrier gas introduction port can promote the flow of the gas in the honeycomb structure portion. Therefore, even if the urea aqueous solution is sprayed on the honeycomb structure portion, a temperature difference in the honeycomb structure portion can be reduced, thereby suppressing the formation of urea scale.

LISTE DER ENTGEGENHALTUNGENLIST OF REPUTATIONS

PatentliteraturPatent literature

  • [Patentliteratur 1] Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2007-327377 A [Patent Literature 1] Japanese Patent Application Publication No. 2007-327377 A
  • [Patentliteratur 2] WO 2014/148506 [Patent Literature 2] WO 2014/148506
  • [Patentliteratur 3] Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2017-180298 A [Patent Literature 3] Japanese Patent Application Publication No. 2017-180298 A
  • [Patentliteratur 4] Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2017-180299 A [Patent Literature 4] Japanese Patent Application Publication No. 2017-180299 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Das durch die Erfindung zu lösende ProblemThe problem to be solved by the invention

Eine Menge des NOx in einem Abgas wird in Abhängigkeit von den Fahrmustern der Kraftfahrzeuge geändert. Wenn die Menge des NOx im Abgas höher ist, nimmt die Menge eines Reduktionsmittels (Ammoniak), das zum Reinigen des NOx erforderlich ist, zu, so dass die Menge der versprühten wässrigen Harnstofflösung vergrößert werden muss. Die vergrößerte Menge der versprühten wässrigen Harnstofflösung verringert die Temperatur der Wabenstruktur, so dass eine elektrische Leistung zum Leiten eines Stroms erhöht werden muss, was zu einer erhöhten Leistungsaufnahme führt.An amount of the NOx in an exhaust gas is changed depending on the driving patterns of the automobiles. As the amount of NOx in the exhaust gas is higher, the amount of a reducing agent (ammonia) required to purify the NOx increases, so that the amount of the urea aqueous solution sprayed needs to be increased. The increased amount of the urea aqueous solution sprayed lowers the temperature of the honeycomb structure, so that an electric power for conducting a current needs to be increased, resulting in increased power consumption.

Ferner hängt im Allgemeinen die Menge des Reduktionsmittels, die zum Reinigen des NOx erforderlich ist, von den Temperaturen des NOx enthaltenden Abgases ab. Wenn die Temperatur des Abgases tiefer ist, ist die Menge des erforderlichen Reduktionsmittels verringert, während, wenn die Temperatur des Abgases höher ist, die Menge des erforderlichen Reduktionsmittels erhöht ist. Wenn die Temperatur des Abgases höher (z. B. 200 °C oder höher) ist, wird ferner der Harnstoff durch die Wärme des Abgases zersetzt, um Ammoniak zu erzeugen, selbst wenn die wässrige Harnstofflösung direkt in das Abgas gesprüht wird, so dass NOx gereinigt werden kann. Deshalb kann Ammoniak aus der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung versprüht werden, wenn die Temperatur des Abgases tiefer ist, während, wenn die Temperatur des Abgases höher ist, die wässrige Harnstofflösung von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung versprüht werden kann.Furthermore, the amount of the reducing agent required to purify the NOx generally depends on the temperatures of the exhaust gas containing NOx. When the temperature of the exhaust gas is lower, the amount of reducing agent required is decreased, while when the temperature of the exhaust gas is higher, the amount of reducing agent required is increased. Further, when the temperature of the exhaust gas is higher (e.g., 200 ° C or higher), the urea is decomposed by the heat of the exhaust gas to generate ammonia even if the urea aqueous solution is sprayed directly into the exhaust gas, so that NOx can be cleaned. Therefore, ammonia can be sprayed from the reducing agent injection device when the temperature of the exhaust gas is lower, while when the temperature of the exhaust gas is higher, the urea aqueous solution can be sprayed from the reducing agent injection device.

Die in jeder der Patentliteraturen 2 bis 4 beschriebene herkömmliche Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung ist jedoch nicht vorgesehen, um die wässrige Harnstofflösung zu versprühen, wie sie ist. Wenn die Menge der versprühten wässrigen Harnstofflösung vergrößert wird, behindert deshalb der Wabenstrukturabschnitt die Strömung der wässrigen Harnstofflösung. Dies führt zu Problemen, dass die wässrige Harnstofflösung nicht effizient von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung eingespritzt werden kann und die Harnstoffablagerungen leicht erzeugt werden.However, the conventional reducing agent injection device described in each of Patent Literature 2 to 4 is not intended to spray the urea aqueous solution as it is. Therefore, when the amount of the urea aqueous solution sprayed is increased, the honeycomb structure portion obstructs the flow of the urea aqueous solution. This leads to problems that the urea aqueous solution cannot be efficiently injected from the reducing agent injection device and the urea scale is easily generated.

Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die obigen Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung zu schaffen, die eine verringerte Leistungsaufnahme aufweist und abhängig von den Temperaturen des Abgases Ammoniak oder eine wässrige Harnstofflösung auswählen kann, um das Ammoniak oder die wässrige Harnstofflösung effizient einzuspritzen. The present invention has been made to solve the above problems. It is an object of the present invention to provide a reducing agent injection device which has reduced power consumption and can select ammonia or an aqueous urea solution depending on the temperatures of the exhaust gas in order to efficiently inject the ammonia or the aqueous urea solution.

Es ist außerdem eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgasverarbeitungsvorrichtung und ein Abgasverarbeitungsverfahren zu schaffen, die abhängig von den Temperaturen des Abgases Ammoniak oder eine wässrige Harnstofflösung von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung effizient einspritzen können, um NOx zu reinigen.It is also another object of the present invention to provide an exhaust gas processing device and an exhaust gas processing method that can efficiently inject ammonia or an aqueous urea solution from the reducing agent injection device to purify NOx, depending on the temperatures of the exhaust gas.

Mittel zum Lösen des ProblemsMeans of solving the problem

Im Ergebnis intensiver Studien für eine Struktur einer Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung, die eine Wabenstruktur enthält, bei der wenigstens ein Paar von Elektrodenabschnitten an einer Seitenfläche eines Wabenstrukturabschnitts angeordnet ist, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass die obigen Probleme durch das Bilden eines ersten Strömungswegs, durch den ein Fluid in die Zellen des Wabenstrukturabschnitts strömen kann, und eines zweiten Strömungswegs, durch den das Fluid strömen kann, ohne durch die Zellen des Wabenstrukturabschnitts zu strömen, in einem Außenzylinder zum Unterbringen der Wabenstruktur und das Vorsehen eines Sprührichtungsschalters, der eine wässrige Harnstofflösung abhängig von den Temperaturen des Abgases in den ersten Strömungsweg oder den zweiten Strömungsweg sprühen kann, gelöst werden kann, wobei sie die vorliegende Erfindung fertiggestellt haben.As a result of intensive studies for a structure of a reducing agent injection device including a honeycomb structure in which at least a pair of electrode portions are arranged on a side surface of a honeycomb structure portion, the inventors of the present invention have found that the above problems by forming a first flow path , through which a fluid can flow into the cells of the honeycomb structure portion, and a second flow path through which the fluid can flow without flowing through the cells of the honeycomb structure portion, in an outer cylinder for accommodating the honeycomb structure and the provision of a spray direction switch, the aqueous Urea solution may be sprayed into the first flow path or the second flow path depending on the temperatures of the exhaust gas, and they have completed the present invention.

Folglich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung, die umfasst:

  • eine Wabenstruktur, die umfasst:
    • einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt mit einer Trennwand, die mehrere Zellen definiert, die sich jeweils von einer Fluideinströmstirnfläche zu einer Fluidausströmstirnfläche erstrecken; und
    • wenigstens ein Paar von Elektrodenabschnitten, die konfiguriert sind, den Wabenstrukturabschnitt durch das Leiten eines Stroms zu erwärmen, wobei das Paar von Elektrodenabschnitten an einer Seitenfläche des Wabenstrukturabschnitts angeordnet ist, wobei die Wabenstruktur so konfiguriert ist, dass sie Harnstoff in einer wässrigen Harnstofflösung in dem durch das Leiten des Stroms erwärmten Wabenstrukturabschnitt zersetzen kann, um Ammoniak zu erzeugen;
    • einen Außenzylinder mit einem einlassseitigen Endabschnitt und einem auslassseitigen Endabschnitt, wobei der einlassseitige Endabschnitt eine Trägergaseinleitungsöffnung umfasst, die konfiguriert ist, ein Trägergas einzuleiten, wobei der auslassseitige Endabschnitt eine Einspritzöffnung umfasst, die konfiguriert ist, Ammoniak einzuspritzen, wobei der Außenzylinder die Wabenstruktur unterbringt und ein erster Strömungsweg, durch den ein Fluid durch die mehreren Zellen strömen kann, und ein zweiter Strömungsweg, durch den das Fluid von dem einlassseitigen Endabschnitt zu dem auslassseitigen Endabschnitt strömen kann, ohne durch die mehreren Zellen zu gehen, in dem Außenzylinder vorgesehen sind;
    • eine Harnstoffsprühvorrichtung, die konfiguriert ist, die wässrige Harnstofflösung in den ersten Strömungsweg oder den zweiten Strömungsweg auf einer Einströmseite des Fluids zu sprühen, wobei die Harnstoffsprühvorrichtung an einem Ende des Außenzylinders angeordnet ist; und
    • einen Sprührichtungsschalter, der so konfiguriert ist, dass er eine Sprührichtung der wässrigen Harnstofflösung abhängig von den Temperaturen eines Abgases in den ersten Strömungsweg oder in den zweiten Strömungsweg umschalten kann.
Accordingly, the present invention relates to a reductant injection device comprising:
  • a honeycomb structure that includes:
    • a columnar honeycomb structure portion having a partition wall defining a plurality of cells each extending from a fluid inflow end surface to a fluid outflow end surface; and
    • at least one pair of electrode portions configured to heat the honeycomb structure portion by passing a current, the pair of electrode portions being arranged on a side surface of the honeycomb structure portion, the honeycomb structure configured to contain urea in an aqueous urea solution conducting the current can decompose heated honeycomb structure portion to produce ammonia;
    • an outer cylinder having an inlet-side end portion and an outlet-side end portion, the inlet-side end portion including a carrier gas introduction port configured to introduce a carrier gas, the outlet-side end portion including an injection port configured to inject ammonia, the outer cylinder accommodating the honeycomb structure and a first flow path through which a fluid can flow through the plurality of cells and a second flow path through which the fluid can flow from the inlet-side end portion to the outlet-side end portion without passing through the plurality of cells are provided in the outer cylinder;
    • a urea spray device configured to spray the urea aqueous solution into the first flow path or the second flow path on an inflow side of the fluid, the urea spray device being disposed at one end of the outer cylinder; and
    • a spray direction switch configured to switch a spray direction of the urea aqueous solution into the first flow path or the second flow path depending on the temperatures of an exhaust gas.

Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Abgasverarbeitungsvorrichtung, die umfasst:

  • eine Abgasleitung, durch die ein Abgas strömt;
  • die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung, die konfiguriert ist, Ammoniak oder eine wässrige Harnstofflösung in die Abgasleitung einzuspritzen; und
  • einen SCR-Katalysator, der an dem Abgaszylinder auf einer stromabwärts gelegenen Seite einer Position angeordnet ist, an der das Ammoniak oder die wässrige Harnstofflösung eingespritzt wird.
The present invention further relates to an exhaust gas processing device comprising:
  • an exhaust pipe through which an exhaust gas flows;
  • the reducing agent injection device configured to inject ammonia or an aqueous urea solution into the exhaust pipe; and
  • an SCR catalyst disposed on the exhaust cylinder on a downstream side of a position where the ammonia or the urea aqueous solution is injected.

Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Verarbeiten eines Abgases, wobei das Verfahren umfasst:

  • Einspritzen einer wässrigen Harnstofflösung in das Abgas von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung und Reduzieren des mit der wässrigen Harnstofflösung vermischten Abgases durch einen SCR-Katalysator, wenn eine Temperatur des Abgases 200 °C oder höher ist; und
  • Einspritzen von erzeugtem Ammoniak in das Abgas durch die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung und Reduzieren des mit dem Ammoniak vermischten Abgases durch den SCR-Katalysator, wenn eine Temperatur des Abgases tiefer als 200 °C ist.
The present invention further relates to a method for processing an exhaust gas, the method comprising:
  • Injecting an aqueous urea solution into the exhaust gas from the reducing agent injection device and reducing the exhaust gas mixed with the aqueous urea solution by an SCR catalyst when a temperature of the exhaust gas is 200 ° C or higher; and
  • Injecting generated ammonia into the exhaust gas by the reducing agent injection device and reducing the exhaust gas mixed with the ammonia by the SCR catalyst when a temperature of the exhaust gas is lower than 200 ° C.

Wirkungen der ErfindungEffects of the invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung zu schaffen, die eine verringerte Leistungsaufnahme aufweist und abhängig von den Temperaturen eines Abgases Ammoniak oder eine wässrige Harnstofflösung auswählen kann, um das Ammoniak oder die wässrige Harnstofflösung effizient einzuspritzen.According to the present invention, it is possible to provide a reducing agent injection device that has reduced power consumption and can select ammonia or an aqueous urea solution depending on the temperatures of an exhaust gas to efficiently inject the ammonia or the aqueous urea solution.

Außerdem ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Abgasverarbeitungsvorrichtung und ein Abgasverarbeitungsverfahren zu schaffen, die abhängig von den Temperaturen eines Abgases Ammoniak oder eine wässrige Harnstofflösung von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung effizient einspritzen können, um NOx zu reinigen.In addition, according to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas processing device and an exhaust gas processing method that can efficiently inject ammonia or an aqueous urea solution from the reducing agent injection device to purify NOx, depending on the temperatures of an exhaust gas.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt; 1 Fig. 13 is a schematic cross-sectional view showing a reducing agent injection device according to Embodiment 1 of the present invention;
  • 2 ist eine entlang der Linie A-A' in 1 betrachtete schematische Querschnittsansicht; 2 is one along line AA 'in 1 considered schematic cross-sectional view;
  • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt; 3 Fig. 13 is a schematic cross-sectional view showing a reducing agent injection device according to Embodiment 2 of the present invention;
  • 4 ist eine entlang der Linie B-B' in 3 betrachtete schematische Querschnittsansicht; 4th is one along the line BB 'in 3 considered schematic cross-sectional view;
  • 5 ist eine entlang der Linie C-C' in 3 betrachtete schematische Querschnittsansicht; 5 is one along the line CC 'in 3 considered schematic cross-sectional view;
  • 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Abgasverarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt; und 6th Fig. 3 is a schematic cross-sectional view showing an exhaust gas processing device according to Embodiment 3 of the present invention; and
  • 7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine weitere Abgasverarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt. 7th Fig. 13 is a schematic cross-sectional view showing another exhaust gas processing device according to Embodiment 3 of the present invention.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen einer Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung, einer Abgasverarbeitungsvorrichtung und eines Verfahrens zum Verarbeiten eines Abgases gemäß der vorliegenden Erfindung bezüglich der Zeichnungen spezifisch beschrieben. Es soll erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen eingeschränkt ist, wobei jene mit zu den folgenden Ausführungsformen basierend auf dem Wissen eines Fachmanns auf dem Gebiet geeignet hinzugefügten Änderungen, Verbesserungen und dergleichen, ohne vom Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen, in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen. Einige Komponenten können z. B. aus allen in den Ausführungsformen dargelegten Komponenten gelöscht werden, oder es können Komponenten verschiedener Ausführungsformen gegebenenfalls kombiniert werden.In the following, preferred embodiments of a reducing agent injection device, an exhaust gas processing device and a method for processing an exhaust gas according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings. It should be understood that the present invention is not limited to the following embodiments, those with changes, improvements and the like suitably added to the following embodiments based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention are shown in FIG fall within the scope of the present invention. Some components can e.g. B. can be deleted from all components set out in the embodiments, or components of different embodiments can optionally be combined.

<Ausführungsform 1><Embodiment 1>

(1) Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung(1) Reducing agent injection device

1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt (eine schematische Querschnittsansicht parallel zu einer Erstreckungsrichtung von Zellen eines Wabenstrukturabschnitts). Ferner ist 2 eine entlang der Linie A-A' in 1 betrachtete schematische Querschnittsansicht (eine schematische Querschnittsansicht senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen des Wabenstrukturabschnitts). 1 FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a reducing agent injection device according to Embodiment 1 of the present invention (a schematic cross-sectional view parallel to an extending direction of FIG Cells of a honeycomb structure section). Furthermore is 2 one along line AA 'in 1 considered schematic cross-sectional view (a schematic cross-sectional view perpendicular to the extension direction of the cells of the honeycomb structure portion).

Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, enthält eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform: eine Wabenstruktur 1; einen Außenzylinder 2, der die Wabenstruktur 1 unterbringt; und eine Harnstoffsprühvorrichtung 3, die an einem Ende des Außenzylinders 2 angeordnet ist.As in the 1 and 2 shown includes a reductant injector 100 according to the present embodiment: a honeycomb structure 1 ; an outer cylinder 2 showing the honeycomb structure 1 houses; and a urea sprayer 3 at one end of the outer cylinder 2 is arranged.

Die Wabenstruktur 1 enthält: einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt 11 mit einer Trennwand 15, die mehrere Zellen 14 definiert, die sich von einer Fluideinströmstirnfläche 13a zu einer Fluidausströmstirnfläche 13b erstrecken; und wenigstens ein Paar von Elektrodenabschnitten 12, die konfiguriert sind, den Wabenstrukturabschnitt 11 durch das Leiten eines Stroms zu erwärmen, wobei die Elektrodenabschnitte 12 auf einer Seitenfläche des Wabenstrukturabschnitts 11 angeordnet sind. Der Wabenstrukturabschnitt 11 weist eine hohle Struktur auf, die so konfiguriert ist, dass sich in einer Mitte in einem Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen 14 ein Raumbereich befindet. In dem hohlen Wabenstrukturabschnitt 11 mit einer derartigen Struktur bilden die Zellen 14 einen ersten Strömungsweg und bildet der Raumbereich einen zweiten Strömungsweg 16.The honeycomb structure 1 includes: a columnar honeycomb structure portion 11 with a partition 15th who have favourited multiple cells 14th defined that extends from a fluid inflow face 13a to a fluid outflow face 13b extend; and at least a pair of electrode sections 12th configured, the honeycomb structure portion 11 by passing a current to heat, the electrode sections 12th on a side surface of the honeycomb structure section 11 are arranged. The honeycomb structure section 11 has a hollow structure configured to be at a center in a cross section perpendicular to the extending direction of the cells 14th a room area is located. In the hollow honeycomb structure section 11 with such a structure, the cells form 14th a first flow path and the spatial area forms a second flow path 16 .

Die „Fluideinströmstirnfläche 13a“, wie sie hier verwendet wird, bedeutet eine Stirnfläche mit einer Fluideinströmöffnung, während die „Fluidausströmstirnfläche 13b“ eine Stirnfläche mit einer Fluidausströmöffnung bedeutet. Ferner ist das „Paar von Elektrodenabschnitten 12“ vom Standpunkt des gleichmäßigen Erwärmens des Wabenstrukturabschnitts 11 vorzugsweise so angeordnet, dass ein Elektrodenabschnitt 12 in einem Querschnitt orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 14 des Wabenstrukturabschnitts 11 über die Mitte des Wabenstrukturabschnitts 11 auf einer gegenüberliegenden Seite des anderen Elektrodenabschnitts 12 angeordnet ist.The "fluid inflow face 13a “, As used here, means an end face with a fluid inflow opening, while the“ fluid outflow end face 13b “Means an end face with a fluid outflow opening. Further, the “pair of electrode sections 12th “From the standpoint of uniformly heating the honeycomb structure portion 11 preferably arranged so that an electrode section 12th in a cross section orthogonal to the direction of extension of the cells 14th of the honeycomb structure section 11 across the center of the honeycomb structure section 11 on an opposite side of the other electrode section 12th is arranged.

Der Elektrodenabschnitt 12 ist vorzugsweise entlang der Erstreckungsrichtung der Zellen 14 in einer Bandform ausgebildet. Ein Paar von Elektrodenabschnitten 12 ist bevorzugt, wobei aber Paare von Elektrodenabschnitten 12 hinsichtlich der Erhöhung eines Wärmeerzeugungswirkungsgrades des Wabenstrukturabschnitts 11 möglich sind.The electrode section 12th is preferably along the extension direction of the cells 14th formed in a band shape. A pair of electrode sections 12th is preferred, but with pairs of electrode sections 12th in terms of increasing a heat generation efficiency of the honeycomb structure portion 11 possible are.

Der Außenzylinder 2 weist einen einlassseitigen Endabschnitt und einen auslassseitigen Endabschnitt auf und bringt die Wabenstruktur 1 darin unter. Der einlassseitige Endabschnitt, der ein Ende ist, ist mit einer Trägergaseinleitungsöffnung 22 versehen, die konfiguriert ist, ein Trägergas einzuleiten. Der einlassseitige Endabschnitt ist außerdem mit der Harnstoffsprühvorrichtung 3 versehen. Das auslassseitige Ende, das das andere Ende ist, ist mit einer Einspritzöffnung 21 versehen, die konfiguriert ist, Ammoniak einzuspritzen.The outer cylinder 2 has an inlet-side end section and an outlet-side end section and brings the honeycomb structure 1 in it under. The inlet-side end portion, which is one end, is provided with a carrier gas introduction port 22nd which is configured to introduce a carrier gas. The inlet-side end section is also connected to the urea spray device 3 Mistake. The outlet end, which is the other end, is with an injection port 21 configured to inject ammonia.

Im Inneren des Außenzylinders 2 sind ein erster Strömungsweg, durch den ein Fluid in den Zellen 14 des Wabenstrukturabschnitts 11 strömen kann, und ein zweiter Strömungsweg, durch den das Fluid vom einlassseitigen Endabschnitt zum auslassseitigen Endabschnitt strömen kann, ohne durch die Zellen 14 zu gehen, vorgesehen. Das heißt, im Inneren des Außenzylinders 2 sind der erste Strömungsweg (die Zellen 14) und der zweite Strömungsweg 16 in der Längsrichtung des Außenzylinders 2 parallel angeordnet. Weil der zweite Strömungsweg 16 so konfiguriert ist, dass das Fluid durch einen anderen Abschnitt als die Zellen 14 des Wabenstrukturabschnitts 11 strömen kann, strömt das Fluid entweder durch den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) oder den zweiten Strömungsweg 16.Inside the outer cylinder 2 are a first flow path through which a fluid enters the cells 14th of the honeycomb structure section 11 can flow, and a second flow path through which the fluid can flow from the inlet-side end portion to the outlet-side end portion without passing through the cells 14th to go, provided. That is, inside the outer cylinder 2 are the first flow path (the cells 14th ) and the second flow path 16 in the longitudinal direction of the outer cylinder 2 arranged in parallel. Because the second flow path 16 is configured so that the fluid passes through a different section than the cells 14th of the honeycomb structure section 11 can flow, the fluid flows either through the first flow path (the cells 14th ) or the second flow path 16 .

Die Trägergaseinleitungsöffnung 22 ist vorzugsweise auf der Seite der Fluideinströmstirnfläche 13a des Wabenstrukturabschnitts 11, d. h., zwischen der Wabenstruktur 1 und der Harnstoffsprühvorrichtung 3 vorgesehen. Nicht einschränkende Beispiele des Trägergases, das verwendet werden kann, enthalten Abgase, Einlassgase und Luft von anderen Luftzufuhrvorrichtungen (Kompressoren und dergleichen, die an großen Fahrzeugen und dergleichen angebracht sind).The carrier gas inlet opening 22nd is preferably on the side of the fluid inflow end face 13a of the honeycomb structure section 11 , that is, between the honeycomb structure 1 and the urea spray device 3 intended. Non-limiting examples of the carrier gas that can be used include exhaust gases, intake gases, and air from other air supply devices (compressors and the like mounted on large vehicles and the like).

Die im Außenzylinder 2 untergebrachte Wabenstruktur 1 ist über einen Isolationshalteabschnitt 23 im Außenzylinder 2 befestigt (gehalten). Dies kann es ermöglichen, dass eine Isolierung zwischen der Wabenstruktur 1 und dem Außenzylinder 2 sichergestellt ist. Es kann einen Abschnitt (Raum) geben, in dem der Isolationshalteabschnitt 23 nicht zwischen der Wabenstruktur 1 und dem Außenzylinder 2 angeordnet ist, wobei aber der gesamte äußere Umfang der Wabenstruktur 1 mit dem Isolationshalteabschnitt 23 bedeckt sein kann. Ein Material des Isolationshalteabschnitts 23 ist nicht besonders eingeschränkt, solange wie es hervorragende Isolationseigenschaften aufweist. wobei z. B. Aluminiumoxid, Glas oder dergleichen verwendet werden kann.The one in the outer cylinder 2 housed honeycomb structure 1 is via an insulation holding section 23 in the outer cylinder 2 attached (held). This can enable insulation between the honeycomb structure 1 and the outer cylinder 2 is ensured. There may be a section (room) in which the insulation holding section 23 not between the honeycomb structure 1 and the outer cylinder 2 is arranged, but the entire outer periphery of the honeycomb structure 1 with the insulation holding section 23 can be covered. A material of the insulation holding portion 23 is not particularly limited as long as it has excellent insulating properties. where z. B. alumina, glass or the like can be used.

Die Harnstoffsprühvorrichtung 3 ist an einem Ende (einlassseitigen Endabschnitt) des Außenzylinders 2 angeordnet und versprüht eine wässrige Harnstofflösung auf der Seite der Fluideinströmstirnfläche 13a des Wabenstrukturabschnitts 11. Ferner weist die Harnstoffsprühvorrichtung 3 einen Sprührichtungsschalter auf, der so konfiguriert ist, dass er eine Sprührichtung der wässrigen Harnstofflösung abhängig von den Temperaturen des Abgases zu dem ersten Strömungsweg (Zellen 14) oder dem zweiten Strömungsweg 16 umschalten kann.The urea spray device 3 is at one end (inlet side end portion) of the outer cylinder 2 arranged and sprays an aqueous urea solution on the side of the fluid inflow end face 13a of the honeycomb structure section 11 . Furthermore, the urea spray device 3 a spray direction switch configured to switch a spray direction of the urea aqueous solution depending on the temperatures of the exhaust gas to the first flow path (cells 14th ) or the second flow path 16 can switch.

Die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die die obige Struktur aufweist, sprüht die wässrige Harnstofflösung aus der Harnstoffsprühvorrichtung 3 abhängig von den Temperaturen des Abgases in den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) oder den zweiten Strömungsweg 16. Der Harnstoff in der wässrigen Harnstofflösung, die in den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) gesprüht wird, wird durch den durch das Leiten des Stroms im ersten Strömungsweg (den Zellen 14) erwärmten Wabenstrukturabschnitt 11 zersetzt, um Ammoniak (ein Reduktionsmittel) zu erzeugen, wobei das Ammoniak über die Einspritzöffnung 21 nach außen eingespritzt wird. Andererseits wird die in den zweiten Strömungsweg 16 gesprühte wässrige Harnstofflösung über die Einspritzöffnung 21 direkt nach außen eingespritzt. In diesem Fall kann die Einleitung des Trägergases in den Außenzylinder 2 die Strömung des Gases in dem ersten Strömungsweg (den Zellen 14) und im zweiten Strömungsweg 16 erzeugen. Dies verhindert, dass die wässrige Harnstofflösung in dem ersten Strömungsweg (den Zellen 14) und im zweiten Strömungsweg 16 stockt, wodurch Harnstoffablagerungen unterdrückt werden.The reductant injector 100 According to the present embodiment having the above structure, the urea aqueous solution sprays from the urea sprayer 3 depending on the temperatures of the exhaust gas in the first flow path (the cells 14th ) or the second flow path 16 . The urea in the aqueous urea solution that enters the first flow path (the cells 14th ) is sprayed through by directing the current in the first flow path (the cells 14th ) heated honeycomb structure section 11 decomposes to produce ammonia (a reducing agent), the ammonia via the injection port 21 is injected to the outside. On the other hand, the one in the second flow path 16 sprayed aqueous urea solution through the injection port 21 injected directly to the outside. In this case, the introduction of the carrier gas into the outer cylinder 2 the flow of gas in the first flow path (the cells 14th ) and in the second flow path 16 produce. This prevents the aqueous urea solution from entering the first flow path (the cells 14th ) and in the second flow path 16 stagnates, whereby urea deposits are suppressed.

Im Folgenden wird die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform für jede Komponente ausführlich beschrieben.The following describes the reducing agent injection device 100 according to the present embodiment will be described in detail for each component.

(1-1) Wabenstruktur 1(1-1) Honeycomb structure 1

Die Wabenstruktur 1 enthält den Wabenstrukturabschnitt 11 und die Elektrodenabschnitte 12.The honeycomb structure 1 contains the honeycomb structure section 11 and the electrode sections 12th .

Die Trennwand 15, die den Wabenstrukturabschnitt 11 bildet, kann vorzugsweise aus Keramik hergestellt sein, wobei sie nicht besonders darauf eingeschränkt ist. Insbesondere enthält die Trennwand 15 vorzugsweise ein Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial oder Siliciumcarbid als eine Hauptkomponente und bevorzugter ein Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial als eine Hauptkomponente. Die Verwendung eines derartigen Materials kann es ermöglichen, dass der spezifische elektrische Widerstand des Wabenstrukturabschnitts 11 durch das Ändern eines Verhältnisses von Siliciumcarbid und Silicium einfach auf irgendeinen Wert eingestellt wird.The partition 15th who have favourited the honeycomb structure section 11 may preferably be made of ceramics, although it is not particularly limited thereto. In particular, the partition contains 15th preferably a silicon-silicon carbide composite material or silicon carbide as a main component, and more preferably a silicon-silicon carbide composite material as a main component. The use of such a material can enable the specific electrical resistance of the honeycomb structure section 11 is simply set to any value by changing a ratio of silicon carbide and silicon.

Das „Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial“ als die Hauptkomponente, wie es hier verwendet wird, bedeutet ein Material, das Siliciumcarbidteilchen als ein Aggregat und metallisches Silicium als ein Bindematerial zum Binden der Siliciumcarbidteilchen enthält. In dem Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial ist es bevorzugt, dass mehrere Siliciumcarbidteilchen durch metallisches Silicium gebunden sind. Ferner bedeutet das „Siliciumcarbid“ als die Hauptkomponente ein Material, das durch Sintern von Siliciumcarbidteilchen gebildet wird. Weiterhin bedeutet die „Hauptkomponente“, wie sie hier verwendet wird, eine Komponente, die in einer Menge von 90 Massen-% oder mehr enthalten ist.The “silicon-silicon carbide composite material” as the main component as used herein means a material containing silicon carbide particles as an aggregate and metallic silicon as a binding material for binding the silicon carbide particles. In the silicon-silicon carbide composite material, it is preferable that a plurality of silicon carbide particles are bonded by metallic silicon. Further, the “silicon carbide” as the main component means a material formed by sintering silicon carbide particles. Furthermore, as used herein, the “main component” means a component contained in an amount of 90 mass% or more.

Der Wabenstrukturabschnitt 11 weist vorzugsweise einen spezifischen elektrischen Widerstand von 0,01 bis 500 Ωcm und bevorzugter von 0,1 bis 200 Ωc auf, obwohl er nicht besonders darauf eingeschränkt ist. Die Steuerung des spezifischen elektrischen Widerstandes auf ein derartiges Niveau kann den Wabenstrukturabschnitt 11 durch das Anlegen einer Spannung an wenigstens ein Paar von Elektrodenabschnitten 12 effektiv erwärmen. Um insbesondere den Wabenstrukturabschnitt 11 auf 160 bis 600 °C unter Verwendung einer Leistungsquelle mit einer Spannung von 12 bis 200 V zu erwärmen, befindet sich der spezifische elektrische Widerstand vorzugsweise in dem obigen Bereich.The honeycomb structure section 11 preferably has an electrical resistivity of 0.01 to 500 Ωcm, and more preferably 0.1 to 200 Ωc, although it is not particularly limited. Control of the electrical resistivity at such a level can make the honeycomb structure portion 11 by applying a voltage to at least a pair of electrode sections 12th heat effectively. To in particular the honeycomb structure section 11 to be heated to 160 to 600 ° C using a power source having a voltage of 12 to 200 V, the electrical resistivity is preferably in the above range.

Der spezifische elektrische Widerstand des Wabenstrukturabschnitts 11 ist ein Wert bei 25 °C. Der spezifische elektrische Widerstand des Wabenstrukturabschnitts 11 ist ein Wert, der durch ein Vier-Anschluss-Verfahren gemessen wird.The specific electrical resistance of the honeycomb structure section 11 is a value at 25 ° C. The specific electrical resistance of the honeycomb structure section 11 is a value measured by a four-terminal method.

Der Wabenstrukturabschnitt 11 weist vorzugsweise einen Flächeninhalt pro Einheitsvolumen von 5 cm2/cm3 oder größer und bevorzugter von 8 bis 45 cm2/cm3 und besonders bevorzugt von 20 bis 40 cm2/cm3 auf. Der Flächeninhalt von 5 cm2/cm3 oder größer kann ermöglichen, dass eine ausreichende Kontaktfläche mit der wässrigen Harnstofflösung sichergestellt ist, wodurch eine Behandlungsrate der wässrigen Harnstofflösung, d. h., eine erzeugte Ammoniakmenge (eine Erzeugungsrate), geeignet gesteuert wird.The honeycomb structure section 11 preferably has an area per unit volume of 5 cm 2 / cm 3 or greater and more preferably from 8 to 45 cm 2 / cm 3 and particularly preferably from 20 to 40 cm 2 / cm 3 . The area of 5 cm 2 / cm 3 or more can enable a sufficient contact area with the urea aqueous solution to be secured, thereby appropriately controlling a treatment rate of the urea aqueous solution, that is, an amount of ammonia generated (a generation rate).

Der Flächeninhalt des Wabenstrukturabschnitts 11 ist eine Fläche der Oberflächen der Trennwand 15 des Wabenstrukturabschnitts 11.The area of the honeycomb structure section 11 is an area of the surfaces of the partition 15th of the honeycomb structure section 11 .

Die Trennwand 15 des Wabenstrukturabschnitts 11 weist vorzugsweise eine Dicke von 0,06 bis 1,5 mm und bevorzugter von 0,10 bis 0,80 mm auf. Die Dicke der Trennwand 15 von 1,5 mm oder kleiner kann einen Druckverlust verringern, wodurch die Behandlungsrate der wässrigen Harnstofflösung, d. h., die Menge des erzeugten Ammoniaks (Erzeugungsrate), geeignet gesteuert wird. Die Dicke der Trennwand 15 von 0,06 mm oder größer kann verhindern, dass der Wabenstrukturabschnitt 11 durch einen Wärmeschock zerstört wird, der durch Erwärmung durch elektrische Leitung verursacht wird.The partition 15th of the honeycomb structure section 11 preferably has a thickness of 0.06 to 1.5 mm, and more preferably 0.10 to 0.80 mm. The thickness of the partition 15th of 1.5 mm or less can reduce a pressure loss, thereby appropriately controlling the treatment rate of the urea aqueous solution, that is, the amount of ammonia generated (generation rate). The thickness of the partition 15th of 0.06 mm or larger can prevent the honeycomb structure portion 11 destroyed by a thermal shock caused by heating by electrical conduction.

Wenn die Form jeder Zelle 14 (die Form des Querschnitts orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zelle 14) kreisförmig ist, wie in 2 gezeigt ist, bedeutet die Dicke der Trennwand 15 eine Dicke eines Abschnitts, in dem „ein Abstand zwischen den Zellen 14 der kürzeste ist (ein Abschnitt, in dem die Dicke der Trennwand 15 geringer ist)“.If the shape of each cell 14th (the shape of the cross-section orthogonal to the direction of extension of the cell 14th ) is circular, as in 2 means the thickness of the partition wall 15th a thickness of a portion in which “a distance between cells 14th the shortest is (a section in which the thickness of the partition 15th is less) ".

Die Zellen 14 weisen vorzugsweise eine Dichte von 7 bis 140 Zellen/cm2 und bevorzugter von 15 bis 120 Zellen/cm2 auf. Die Dichte der Zellen 14 von 7 Zellen/cm2 oder mehr kann ermöglichen, dass eine ausreichende Kontaktfläche mit der wässrigen Harnstofflösung sichergestellt ist, wodurch die Behandlungsrate der wässrigen Harnstofflösung, d. h., die Menge des erzeugten Ammoniaks (Erzeugungsrate), geeignet gesteuert wird. Die Dichte der Zellen 14 von 140 Zellen/cm2 oder weniger kann den Druckverlust verringern, wodurch die Behandlungsrate der wässrigen Harnstofflösung, d. h., die Menge des erzeugten Ammoniaks (Erzeugungsrate), geeignet gesteuert wird.The cells 14th preferably have a density of 7 to 140 cells / cm 2 and more preferably 15 to 120 cells / cm 2 . The density of the cells 14th of 7 cells / cm 2 or more can enable a sufficient contact area with the urea aqueous solution to be secured, thereby appropriately controlling the treatment rate of the urea aqueous solution, that is, the amount of ammonia generated (generation rate). The density of the cells 14th of 140 cells / cm 2 or less can reduce the pressure loss, thereby appropriately controlling the treatment rate of the urea aqueous solution, that is, the amount of ammonia generated (generation rate).

Der Wabenstrukturabschnitt 11 kann einige Zellen 14 aufweisen, die mit Abdichtabschnitten an dem Endabschnitt auf der Seite der Fluideinströmstirnfläche 13a versehen sind. Das Material der Abdichtabschnitte ist vorzugsweise das gleiche wie das der Trennwand 15, wobei aber andere Materialien verwendet werden können.The honeycomb structure section 11 can have some cells 14th having sealing portions at the end portion on the side of the fluid inflow end face 13a are provided. The material of the sealing portions is preferably the same as that of the partition wall 15th but other materials can be used.

Eine Form (äußere Form) der Fluideinströmstirnfläche 13a ist nicht besonders eingeschränkt, wobei sie verschiedene Formen, wie z. B. wie ein Quadrat, ein Rechteck oder andere Polygone und eine Ellipse, zusätzlich zu der in 2 gezeigten Kreisform aufweisen kann. Ferner ist die Form (äußere Form) der Fluideinströmstirnfläche 13a die gleiche wie die der Fluidausströmstirnfläche 13b und vorzugsweise wie die Form (äußere Form) des Querschnitts orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 14.A shape (outer shape) of the fluid inflow face 13a is not particularly limited, taking various forms such as B. like a square, a rectangle or other polygons and an ellipse, in addition to the one in 2 may have circular shape shown. Furthermore, the shape (outer shape) of the fluid inflow end face 13a the same as that of the fluid discharge face 13b and preferably like the shape (outer shape) of the cross section orthogonal to the direction of extension of the cells 14th .

Die Größe des Wabenstrukturabschnitts 11 ist so, dass die Flächen der Fluideinströmstirnfläche 13a und der Fluidausströmstirnfläche 13b, die den zweiten Strömungsweg 16 enthalten, (die Fläche des Querschnitts orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 14) jeweils von 50 bis 10000 mm2 und bevorzugter von 100 bis 8000 mm2 betragen. Ferner beträgt die Fläche des zweiten Strömungsweges 16 im Querschnitt orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 14 vorzugsweise von 20 bis 2000 mm2.The size of the honeycomb structure section 11 is such that the surfaces of the fluid inflow end face 13a and the fluid outflow face 13b that is the second flow path 16 contain, (the area of the cross-section orthogonal to the direction of extension of the cells 14th ) each from 50 to 10,000 mm 2 and more preferably from 100 to 8,000 mm 2 . Furthermore, the area of the second flow path is 16 in cross section orthogonal to the direction of extension of the cells 14th preferably from 20 to 2000 mm 2 .

Die Form jeder Zelle 14 im Querschnitt orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zelle 14 ist zusätzlich zu der in 2 gezeigten Kreisform vorzugsweise eine Ellipse, ein Viereck, ein Sechseck, ein Achteck oder eine Kombination daraus. Eine derartige Form kann den Druckverlust verringern, wenn das Abgas durch den Wabenstrukturabschnitt 11 geleitet wird, wodurch der Harnstoff in der wässrigen Harnstofflösung effizient zersetzt wird.The shape of each cell 14th in cross section orthogonal to the direction of extension of the cell 14th is in addition to the in 2 The circular shape shown is preferably an ellipse, a square, a hexagon, an octagon or a combination thereof. Such a shape can reduce the pressure loss when the exhaust gas passes through the honeycomb structure portion 11 is passed, whereby the urea in the aqueous urea solution is efficiently decomposed.

Die Form des zweiten Strömungsweges 16, der in der Mitte des Wabenstrukturabschnitts 11 vorgesehen ist, kann z. B. zusätzlich zu dem Kreis, wie in 2 gezeigt ist, verschiedene Formen, wie z. B. ein Quadrat, ein Rechteck oder andere Polygone und Ellipsen, im Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen 14 sein, obwohl er nicht besonders darauf eingeschränkt ist.The shape of the second flow path 16 , the one in the middle of the honeycomb structure section 11 is provided, z. B. in addition to the circle as in 2 is shown various forms, such as. B. a square, a rectangle or other polygons and ellipses, in cross section perpendicular to the direction of extension of the cells 14th although he is not particularly restricted to it.

Die Form (äußere Form) des Wabenstrukturabschnitts 11 und die Form des zweiten Strömungsweges 16 können gleich oder verschieden sein, wobei sie aber vorzugsweise hinsichtlich der Beständigkeit gegen eine äußere Einwirkung, thermische Beanspruchung und dergleichen die gleichen sind.The shape (outer shape) of the honeycomb structure portion 11 and the shape of the second flow path 16 may be the same or different, but they are preferably the same in terms of resistance to external influences, thermal stress and the like.

Jeder Elektrodenabschnitt 12 ist in einer Bandform entlang der Erstreckungsrichtung der Zellen 14 ausgebildet, kann aber in einer breiteren Breite ausgebildet sein, die sich in der Umfangsrichtung des Wabenstrukturabschnitts 11 erstreckt. Ferner ist im Querschnitt orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 14 ein Elektrodenabschnitt 12 auf der gegenüberliegenden Seite des anderen Elektrodenabschnitts 12 angeordnet, wobei die Mitte des Wabenstrukturabschnitts 11 dazwischen angeordnet ist. Eine derartige Konfiguration kann es ermöglichen, dass irgendeine Vorspannung des in dem Wabenstrukturabschnitt 11 fließenden Stroms unterdrückt wird, wenn die Spannung zwischen dem Paar von Elektrodenabschnitten 12 angelegt ist, so dass die Vorspannung der Wärmeerzeugung in dem Wabenstrukturabschnitt 11 unterdrückt werden kann.Each electrode section 12th is in a ribbon shape along the extending direction of the cells 14th formed, but may be formed in a wider width extending in the circumferential direction of the honeycomb structure portion 11 extends. Furthermore, the cross section is orthogonal to the direction of extension of the cells 14th an electrode section 12th on the opposite side of the other electrode section 12th arranged with the center of the honeycomb structure section 11 is arranged in between. Such a configuration can allow any biasing of the in the honeycomb structure portion 11 current flowing is suppressed when the voltage between the pair of electrode portions 12th is applied so that the bias of heat generation in the honeycomb structure portion 11 can be suppressed.

Ferner erwärmt das Anlegen der Spannung an die Elektrodenabschnitte 12 vorzugsweise den Wabenstrukturabschnitt 11, so dass die Temperatur der Fluideinströmstirnfläche 13a 900 °C oder kleiner ist. Die Temperatur des Wabenstrukturabschnitts 11 kann durch das direkte Vorsehen von Temperaturmessmitteln am Wabenstrukturabschnitt 11 direkt gesteuert sein. Alternativ ist es außerdem möglich, die Temperatur des Wabenstrukturabschnitts 11 aus einer Temperatur des Trägergases, einer Durchflussmenge des Trägergases und der Menge der versprühten wässrigen Harnstofflösung zu schätzen und zu steuern. Ferner kann, falls die Betriebsbedingungen des Motors abgebildet werden, die Abbildung durch die Messung der Temperatur des Trägergases und der Durchflussmenge des Trägergases ersetzt werden.Furthermore, the application of the voltage to the electrode portions heats 12th preferably the honeycomb structure section 11 so that the temperature of the fluid inflow face 13a 900 ° C or less. The temperature of the honeycomb structure section 11 can by the direct provision of temperature measuring means on the honeycomb structure section 11 be controlled directly. Alternatively, it is also possible to measure the temperature of the honeycomb structure section 11 to estimate and control from a temperature of the carrier gas, a flow rate of the carrier gas and the amount of the sprayed aqueous urea solution. Furthermore, if the operating conditions of the engine are mapped, the mapping can be replaced by the measurement of the temperature of the carrier gas and the flow rate of the carrier gas.

Das Material der Elektrodenabschnitte 12 ist vorzugsweise das gleiche wie die Hauptkomponente der Trennwand 15 des Wabenstrukturabschnitts 11, obwohl es nicht besonders darauf eingeschränkt ist.The material of the electrode sections 12th is preferably the same as the main component the partition 15th of the honeycomb structure section 11 although it is not particularly limited to it.

Die Elektrodenabschnitte 12 weisen vorzugsweise einen spezifischen elektrischen Widerstand von 0,0001 bis 100 Ωcm und bevorzugter von 0,001 bis 50 Ωcm auf. Der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenabschnitte 12 in einem derartigen Bereich kann es ermöglichen, dass das Paar von Elektrodenabschnitten 12 effektiv die Rolle von Elektroden in einer Abgasleitung spielt, durch die ein Abgas mit erhöhter Temperatur strömt. Der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenabschnitte 12 ist vorzugsweise geringer als der des Wabenstrukturabschnitts 11.The electrode sections 12th preferably have an electrical resistivity of from 0.0001 to 100 Ωcm, and more preferably from 0.001 to 50 Ωcm. The specific electrical resistance of the electrode sections 12th in such a range can allow the pair of electrode portions 12th effectively plays the role of electrodes in an exhaust pipe through which an exhaust gas at an elevated temperature flows. The specific electrical resistance of the electrode sections 12th is preferably smaller than that of the honeycomb structure portion 11 .

Der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenabschnitte 12 ist ein Wert bei 400 °C. Der spezifische elektrische Widerstand der Elektrodenabschnitte 12 ist ein Wert, der durch das Vier-Anschluss-Verfahren gemessen wird.The specific electrical resistance of the electrode sections 12th is a value at 400 ° C. The specific electrical resistance of the electrode sections 12th is a value measured by the four-terminal method.

Das Paar von Elektrodenabschnitten 12 kann mit Elektrodenanschluss-Vorsprungabschnitten 17 zum Anschließen von elektrischen Verdrahtungen 19 von außen versehen sein. Das Material der Elektrodenanschluss-Vorsprungabschnitte 17 kann eine leitfähige Keramik oder ein Metall sein. Ferner ist das Material der Elektrodenanschluss-Vorsprungabschnitte 17 vorzugsweise das gleiche wie das der Elektrodenabschnitte 12. Ferner ist es bevorzugt, dass jeder Elektrodenanschluss-Vorsprungabschnitt 17 und ein Verbinder 18 des Außenzylinders 2 durch die elektrische Verdrahtung 19 verbunden sind.The pair of electrode sections 12th may with electrode terminal protrusion portions 17th for connecting electrical wiring 19th be provided from the outside. The material of the electrode terminal protruding portions 17th can be a conductive ceramic or a metal. Further, the material is the electrode terminal protruding portions 17th preferably the same as that of the electrode sections 12th . Further, it is preferable that each electrode terminal protruding portion 17th and a connector 18th of the outer cylinder 2 through the electrical wiring 19th are connected.

Der Wabenstrukturabschnitt 11 kann mit einem Harnstoffhydrolysekatalysator versehen sein. Unter Verwendung des Harnstoffhydrolysekatalysators kann Ammoniak effizient aus Harnstoff hergestellt werden. Beispiele des Harnstoffhydrolysekatalysators enthalten Titanoxid und dergleichen.The honeycomb structure section 11 can be provided with a urea hydrolysis catalyst. Using the urea hydrolysis catalyst, ammonia can be efficiently produced from urea. Examples of the urea hydrolysis catalyst include titanium oxide and the like.

(1-2) Außenzylinder 2(1-2) outer cylinder 2

Der Außenzylinder 2 ist vorzugsweise aus rostfreiem Stahl oder dergleichen hergestellt, obwohl er nicht besonders darauf eingeschränkt ist.The outer cylinder 2 is preferably made of stainless steel or the like, although it is not particularly limited thereto.

Um den Außenzylinder 2 an die Wabenstruktur 1 anzupassen, weist der Außenzylinder 2 im Querschnitt orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 14 vorzugsweise den gleiche Typ der Form wie die des Wabenstrukturabschnitts 11 auf. Wie „der gleiche Typ der Form“ hier verwendet wird, bedeutet, dass, wenn die Form des Außenzylinders 2 quadratisch ist, die Form des Wabenstrukturabschnitts 11 außerdem quadratisch ist, während, wenn die Form des Außenzylinders 2 rechteckig ist, die Form des Wabenstrukturabschnitts 11 außerdem rechteckig ist. Wenn z. B. die Formen des Außenzylinders 2 und des Wabenstrukturabschnitts 11 vom gleichen Typ sind und ihre Formen rechteckig sind, ist es nicht notwendig, dass beide das gleiche Verhältnis der Länge zur Breite aufweisen.Around the outer cylinder 2 to the honeycomb structure 1 adjust, instructs the outer cylinder 2 in cross section orthogonal to the direction of extension of the cells 14th preferably the same type of shape as that of the honeycomb structure portion 11 on. As "the same type of shape" is used here, it means that if the shape of the outer cylinder 2 is square, the shape of the honeycomb structure portion 11 also is square while if the shape of the outer cylinder 2 is rectangular, the shape of the honeycomb structure portion 11 is also rectangular. If z. B. the shapes of the outer cylinder 2 and the honeycomb structure portion 11 are of the same type and their shapes are rectangular, it is not necessary that both have the same length to width ratio.

(1-3) Harnstoffsprühvorrichtung 3(1-3) Urea spray device 3

Die Harnstoffsprühvorrichtung 3 weist einen Sprührichtungsschalter auf, der so konfiguriert ist, dass er die Sprührichtung der wässrigen Harnstofflösung abhängig von den Temperaturen des Abgases zu dem ersten Strömungsweg (den Zellen 14) oder dem zweiten Strömungsweg 16 umschalten kann.The urea spray device 3 has a spray direction switch configured to switch the spray direction of the urea aqueous solution to the first flow path (the cells 14th ) or the second flow path 16 can switch.

Nicht einschränkende Beispiele des Sprührichtungsschalters, die verwendet werden können, enthalten eine Düse, die die Sprührichtung der wässrigen Harnstofflösung abhängig von den Einspeisedrücken der wässrigen Harnstofflösung ändern kann. Spezifische Beispiele des Sprührichtungsschalters, die verwendet werden können, enthalten eine Düse, die die wässrige Harnstofflösung in den zweiten Strömungsweg 16 sprühen kann, wenn der Einspeisedruck der wässrigen Harnstofflösung tiefer ist, und die wässrige Harnstofflösung in den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) sprühen kann, wenn der Einspeisedruck der wässrigen Harnstofflösung höher ist. Wenn der Sprührichtungsschalter verwendet wird, kann zusätzlich eine kleine Menge eines Teils der wässrigen Harnstofflösung, die von der Harnstoffsprühvorrichtung 3 eingespritzt wird, in den ersten Strömungsweg strömen, wenn die wässrige Harnstofflösung durch den Sprührichtungsschalter in den zweiten Strömungsweg 16 gesprüht wird.Non-limiting examples of the spray direction switch that can be used include a nozzle that can change the spray direction of the urea aqueous solution depending on the feed pressures of the urea aqueous solution. Specific examples of the spray direction switch that can be used include a nozzle that feeds the urea aqueous solution into the second flow path 16 can spray when the feed pressure of the aqueous urea solution is lower, and the aqueous urea solution into the first flow path (the cells 14th ) can spray when the feed pressure of the aqueous urea solution is higher. In addition, when the spray direction switch is used, a small amount of a portion of the urea aqueous solution discharged from the urea spray device 3 is injected, flow into the first flow path when the urea aqueous solution through the spray direction switch into the second flow path 16 is sprayed.

Der Typ der Harnstoffsprühvorrichtung 3 ist nicht besonders eingeschränkt, solange wie sie die wässrige Harnstofflösung versprühen kann. Er ist bevorzugt ein Solenoid-Typ, ein Ultraschalltyp, ein Typ eines piezoelektrischen Aktuators oder ein Zerstäubertyp. Unter Verwendung dieser kann die wässrige Harnstofflösung leicht in Form von Nebeln versprüht werden. Ferner kann unter diesen die Verwendung des Solenoid-Typs, des Ultraschalltyps oder des Typs eines piezoelektrischen Aktuators ermöglichen, dass die wässrige Harnstofflösung in der Form von Nebeln versprüht werden, ohne Luft zu verwenden. Dies kann die Notwendigkeit eliminieren, die zum Versprühen der wässrigen Harnstofflösung verwendete Luft zu erwärmen, wodurch eine Menge der zu erwärmenden Energie verringert werden kann. Weil das Einspritzvolumen verringert wird, indem die zum Sprühen verwendete Luft nicht verwendet wird, kann ferner die Geschwindigkeit, mit der die wässrige Harnstofflösung in Form von Nebeln durch den Wabenstrukturabschnitt 11 hindurchgeht, verringert werden, was zu einer verlängerten Reaktionszeit führt, die für die Zersetzung erforderlich ist. Die Größe (der Durchmesser) jedes Tröpfchens der von der Harnstoffsprühvorrichtung 3 versprühten wässrigen Harnstofflösung ist vorzugsweise 0,3 mm oder kleiner. Falls die Größe des Tröpfchens größer als 0,3 mm ist, kann es schwierig sein, es zu verdampfen, wenn es im Wabenstrukturabschnitt 11 erwärmt wird.The type of urea spray device 3 is not particularly limited as long as it can spray the urea aqueous solution. It is preferably a solenoid type, an ultrasonic type, a piezoelectric actuator type, or an atomizer type. Using this, the urea aqueous solution can be easily sprayed in the form of mists. Further, among them, the use of the solenoid type, the ultrasonic type, or the piezoelectric actuator type can enable the urea aqueous solution to be sprayed in the form of mists without using air. This can eliminate the need to heat the air used to spray the urea aqueous solution, thereby reducing an amount of energy to be heated. Further, because the injection volume is reduced by not using the air used for spraying, the speed at which the urea aqueous solution in the form of mist through the honeycomb structure portion can be reduced 11 passes through, which leads to a prolonged reaction time required for the decomposition. The size (diameter) of each droplet produced by the urea spray device 3 sprayed watery Urea solution is preferably 0.3 mm or smaller. If the size of the droplet is larger than 0.3 mm, it may be difficult to evaporate when it is in the honeycomb structure section 11 is heated.

Hier ist die Harnstoffsprühvorrichtung 3 vom Solenoid-Typ eine Vorrichtung, die die wässrige Harnstofflösung durch das Schwingen des Solenoids oder durch das Hin- und Herbewegen eines Kolbens durch ein elektrisches Feld unter Verwendung des Solenoids versprüht. Ferner ist die Harnstoffsprühvorrichtung 3 vom Ultraschalltyp eine Vorrichtung, die die wässrige Harnstofflösung in Form von Nebeln durch eine Ultraschallschwingung versprüht. Weiterhin ist die Harnstoffsprühvorrichtung 3 des Typs eines piezoelektrischen Aktuators eine Vorrichtung, die die wässrige Harnstofflösung in Form von Nebeln durch eine Schwingung eines piezoelektrischen Elements versprüht. Überdies ist die Harnstoffsprühvorrichtung 3 vom Zerstäubertyp z. B. eine Vorrichtung, die die Lösung durch das Ansaugen der Lösung mit einem Rohr und das Abblasen der angesaugten Lösung bis zu einer Spitze des Rohrs in der Form von Nebeln unter Verwendung von Luft versprüht. Die Harnstoffsprühvorrichtung 3 vom Zerstäubertyp kann eine Vorrichtung sein, in der mehrere kleine Öffnungen an der Spitze der Düse ausgebildet sind und die Lösung in Form von Nebeln aus den Öffnungen versprüht wird.Here is the urea spray device 3 solenoid type means a device that sprays the urea aqueous solution by vibrating the solenoid or by reciprocating a piston by an electric field using the solenoid. Further is the urea spray device 3 ultrasonic type means a device that sprays the urea aqueous solution in the form of mists by ultrasonic vibration. Furthermore, there is the urea spray device 3 of the piezoelectric actuator type, a device that sprays the urea aqueous solution in the form of mist by vibration of a piezoelectric element. Furthermore is the urea spray device 3 of the atomizer type z. B. a device that sprays the solution by sucking the solution with a tube and blowing the sucked solution up to a tip of the tube in the form of mists using air. The urea spray device 3 of the atomizer type may be a device in which a plurality of small openings are formed at the tip of the nozzle and the solution is sprayed from the openings in the form of mists.

Bei der Harnstoffsprühvorrichtung 3 ist die Sprührichtung (die Richtung, in der die Tröpfchen ausgestoßen werden) der wässrigen Harnstofflösung vorzugsweise zu der Seite der Fluideinströmstirnfläche 13a des Wabenstrukturabschnitts 11 gerichtet, um das Versprühen der wässrigen Harnstofflösung auf der Seite der Fluideinströmstirnfläche 13a des Wabenstrukturabschnitts 11 zu fördern.At the urea spray device 3 The spraying direction (the direction in which the droplets are ejected) of the urea aqueous solution is preferably toward the fluid inflow end face side 13a of the honeycomb structure section 11 directed to the spraying of the urea aqueous solution on the side of the fluid inflow end face 13a of the honeycomb structure section 11 to promote.

Als Nächstes wird das Verfahren zum Herstellen der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausführlich beschrieben.Next, the method for manufacturing the reducing agent injection device will be discussed 100 according to the present embodiment will be described in detail.

(2) Verfahren zum Herstellen der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100(2) Method of manufacturing the reducing agent injection device 100

(2-1) Herstellung der Wabenstruktur 1(2-1) Manufacture of the honeycomb structure 1

Wenn die Wabenstruktur 1 aus Keramik hergestellt ist, ist das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 1 vorzugsweise wie folgt:

  • Das Verfahren zum Herstellen der Wabenstruktur 1 enthält: einen Herstellungsschritt eines Wabenformlings; einen Herstellungsschritt eines getrockneten Wabenkörpers; einen Herstellungsschritt eines Wabenkörpers mit ungebrannten Elektroden und einen Herstellungsschritt einer Wabenstruktur.
If the honeycomb structure 1 Made of ceramic is the method of making the honeycomb structure 1 preferably as follows:
  • The method of making the honeycomb structure 1 includes: a honeycomb molding manufacturing step; a drying honeycomb manufacturing step; a manufacturing step of a honeycomb body with unfired electrodes and a manufacturing step of a honeycomb structure.

(Herstellungsschritt eines Wabenformlings)(Manufacturing step of a honeycomb molding)

Der Schritt eines Wabenformlings enthält vorzugsweise das Extrudieren eines Formungsausgangsstoffs, um einen Wabenformling herzustellen. Der Formungsausgangsstoff enthält vorzugsweise einen Keramikausgangsstoff und ein organisches Bindemittel. Zusätzlich zu dem Keramikausgangsstoff und dem organischen Bindemittel kann der Formungsausgangsstoff ferner einen oberflächenaktiven Stoff, ein Sinterhilfsmittel, einen Porenbildner, Wasser und dergleichen enthalten. Der Formungsausgangsstoff kann durch Mischen dieser Ausgangsstoffe erhalten werden.The honeycomb molding step preferably includes extruding a molding raw material to produce a honeycomb molding. The molding raw material preferably contains a ceramic raw material and an organic binder. In addition to the ceramic raw material and the organic binder, the molding raw material may further contain a surfactant, a sintering aid, a pore former, water and the like. The molding raw material can be obtained by mixing these raw materials.

Der Keramikausgangsstoff im Formungsausgangsstoff ist eine „Keramik“ oder „ein Ausgangsstoff, der durch Brennen eine Keramik bildet“. In jedem Fall bildet der Keramikausgangsstoff nach dem Brennen eine Keramik. Der Keramikausgangsstoff im Formungsausgangsstoff enthält vorzugsweise metallisches Silicium und Siliciumcarbidteilchen (Siliciumcarbidpulver) als die Hauptkomponenten oder Siliciumcarbidteilchen (Siliciumcarbidpulver) als eine Hauptkomponente. Dies kann die resultierende Wabenstruktur 1 mit Leitfähigkeit versehen. Das metallische Silicium besteht außerdem vorzugsweise aus metallischen Siliciumteilchen (metallischem Siliciumpulver). Die Formulierung „enthält metallisches Silicium und Siliciumcarbidteilchen als die Hauptkomponenten“ bedeutet, dass die Gesamtmasse des metallischen Siliciums und der Siliciumcarbidteilchen 90 Massen-% oder mehr des Ganzen (Keramikausgangsstoffs) beträgt. Beispiele anderer Komponenten als die Hauptkomponenten, die im Keramikausgangsstoff enthalten sind, enthalten SiO2, SrCO3, Al2O3, MgCO3 und Cordierit.The ceramic raw material in the molding raw material is a "ceramic" or "a raw material that forms a ceramic by firing". In any case, the ceramic raw material forms a ceramic after firing. The ceramic raw material in the molding raw material preferably contains metallic silicon and silicon carbide particles (silicon carbide powder) as the main components or silicon carbide particles (silicon carbide powder) as a main component. This can be the resulting honeycomb structure 1 provided with conductivity. The metallic silicon is also preferably composed of metallic silicon particles (metallic silicon powder). The wording “contains metallic silicon and silicon carbide particles as the main components” means that the total mass of metallic silicon and silicon carbide particles is 90 mass% or more of the whole (ceramic raw material). Examples of components other than the main components contained in the ceramic raw material include SiO2, SrCO3, Al 2 O 3 , MgCO 3 and cordierite.

Wenn das Siliciumcarbid als die Hauptkomponente des Keramikausgangsstoffs verwendet wird, wird das Siliciumcarbid durch Brennen gesintert. Wenn das metallische Silicium und die Siliciumcarbidteilchen als die Hauptkomponenten des Keramikausgangsstoffs verwendet werden, werden die Siliciumcarbidteilchen als ein Aggregat mit dem metallischen Silicium als ein Bindemittel durch Brennen aneinandergebunden.When the silicon carbide is used as the main component of the ceramic raw material, the silicon carbide is sintered by firing. When the metallic silicon and the silicon carbide particles are used as the main components of the ceramic raw material, the silicon carbide particles are bonded to each other as an aggregate with the metallic silicon as a binder by firing.

Wenn die Siliciumcarbidteilchen (das Siliciumcarbidpulver) und die Metallsiliciumteilchen (das Metallsiliciumpulver) als die Keramikausgangsstoffe verwendet werden, beträgt die Masse der Metallsiliciumteilchen basierend auf der Gesamtmasse der Siliciumcarbidteilchen und der Metallsiliciumteilchen vorzugsweise 10 bis 40 Massen-%. Die Siliciumcarbidteilchen weisen vorzugsweise eine durchschnittliche Teilchengröße von 10 bis 50 µm und bevorzugter von 15 bis 35 µm auf. Die metallischen Siliciumteilchen weisen vorzugsweise eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,1 bis 20 µm und bevorzugter von 1 bis 10 µm auf. Die durchschnittliche Teilchengröße jedes der Siliciumcarbidteilchen und der Metallsiliciumteilchen ist ein durch ein Laserbeugungsverfahren gemessener Wert.When the silicon carbide particles (the silicon carbide powder) and the metal silicon particles (the metal silicon powder) are used as the ceramic raw materials, the mass of the metal silicon particles based on the total mass of the silicon carbide particles and the metal silicon particles is preferably 10 to 40 mass%. The silicon carbide particles preferably have an average particle size of 10 to 50 µm, and more preferably 15 to 35 µm. The metallic silicon particles preferably have an average particle size of 0.1 to 20 µm, and more preferably from 1 to 10 µm. The average particle size of each of the silicon carbide particles and the metal silicon particles is a value measured by a laser diffraction method.

Die Beispiele des organischen Bindemittels enthalten Methylcellulose, Glycerin und Hydroxypropylmethylcellulose. Als das organische Bindemittel kann ein Typ von organischem Bindemittel verwendet werden oder können mehrere Typen von organischen Bindemitteln verwendet werden. Eine Menge des beigemischten organischen Bindemittels beträgt vorzugsweise 5 bis 10 Massenanteile, wenn die Gesamtmasse der Keramikausgangsstoffe 100 Massenanteile beträgt.The examples of the organic binder include methyl cellulose, glycerin and hydroxypropylmethyl cellulose. As the organic binder, one type of organic binder can be used, or plural types of organic binder can be used. An amount of the added organic binder is preferably 5 to 10 parts by mass when the total mass of the ceramic raw materials 100 Mass fractions is.

Als der oberflächenaktive Stoff können Ethylenglykol, Dextrin und dergleichen verwendet werden. Als der oberflächenaktive Stoff kann ein Typ eines oberflächenaktiven Stoffs verwendet werden oder es können mehrere Typen von oberflächenaktiven Stoffen verwendet werden. Eine Menge des beigemischten oberflächenaktiven Stoffs beträgt vorzugsweise 0,1 bis 2,0 Massenanteile, wenn die Gesamtmasse der Keramikausgangsstoffe 100 Massenanteile beträgt.As the surfactant, ethylene glycol, dextrin and the like can be used. As the surfactant, one type of surfactant can be used, or plural types of surfactants can be used. An amount of the surfactant mixed is preferably 0.1 to 2.0 parts by mass when the total mass of the raw materials is ceramic 100 Mass fractions is.

Das Sinterhilfsmittel, das verwendet werden kann, enthält SiO2, SrCO3, Al2O3, MgCO3, Cordierit und dergleichen. Als das Sinterhilfsmittel kann ein Typ von Sinterhilfsmittel verwendet werden oder es können mehrere Typen von Sinterhilfsmitteln verwendet werden. Die Menge des beigemischten Sinterhilfsmittels beträgt vorzugsweise 0,1 bis 3 Massenanteile, wenn die Gesamtmasse der Keramikausgangsstoffe 100 Massenanteile beträgt.The sintering aid that can be used includes SiO 2 , SrCO 3 , Al 2 O 3 , MgCO 3 , cordierite and the like. As the sintering aid, one type of sintering aid can be used, or plural types of sintering aid can be used. The amount of the admixed sintering aid is preferably 0.1 to 3 parts by mass, if the total mass of the ceramic raw materials 100 Mass fractions is.

Der Porenbildner ist nicht besonders eingeschränkt, solange wie er nach dem Brennen Poren bildet. Die Beispiele enthalten Graphit, Stärke, geschäumte Harze, wasserabsorbierende Harze und Kieselgel. Als der Porenbildner kann ein Typ von Porenbildner verwendet werden oder es können mehrere Typen von Porenbildnern verwendet werden. Die Menge des beigemischten Porenbildners beträgt vorzugsweise 0,5 bis 10 Massenanteile, wenn die Gesamtmasse der Keramikausgangsstoffe 100 Massenanteile beträgt.The pore former is not particularly limited as long as it forms pores after firing. The examples include graphite, starch, foamed resins, water-absorbent resins and silica gel. As the pore builder, one type of pore builder can be used, or plural types of pore builders can be used. The amount of the added pore former is preferably 0.5 to 10 parts by mass, if the total mass of the ceramic starting materials 100 Mass fractions is.

Eine Menge des beigemischten Wassers beträgt vorzugsweise 20 bis 60 Massenanteile, wenn die Gesamtmasse der Keramikausgangsstoffe 100 Massenanteile beträgt.An amount of the added water is preferably 20 to 60 parts by mass when the total mass of the raw materials of ceramics 100 Mass fractions is.

Wenn der Formungsausgangsstoff extrudiert wird, wird der Formungsausgangsstoff zuerst geknetet, um einen Grünling zu bilden. Der Grünling wird dann extrudiert, um ein Wabenformprodukt zu erhalten. Der Wabenformling weist eine poröse Trennwand 15 auf, die die Zellen 14 definiert, die sich jeweils von der Fluideinströmstirnfläche 13a zur Fluidausströmungsstirnfläche 13b erstrecken, und ist in der Mitte mit dem zweiten Strömungsweg 16 versehen. Die Trennwand 15 des Wabenformlings ist eine nicht getrocknete und nicht gebrannte Trennwand 15.When the molding raw material is extruded, the molding raw material is first kneaded to form a green compact. The green compact is then extruded to obtain a honeycomb molded product. The honeycomb molding has a porous partition 15th on that the cells 14th defined, each from the fluid inflow end face 13a to the fluid outflow face 13b extend, and is in the middle with the second flow path 16 Mistake. The partition 15th of the honeycomb molding is a non-dried and non-fired partition 15th .

(Herstellungsschritt eines getrockneten Wabenkörpers)(Manufacturing step of a dried honeycomb body)

Im Schritt eines getrockneten Wabenkörpers wird zuerst der resultierende Wabenformling getrocknet, um einen getrockneten Wabenkörper herzustellen. Die Trocknungsbedingungen sind nicht besonders eingeschränkt, wobei bekannte Bedingungen verwendet werden können. Es ist z. B. bevorzugt, den Wabenformling während 0,5 bis 5 Stunden bei einer Temperatur von 80 bis 120 °C zu trocknen.In the step of a dried honeycomb body, the resulting honeycomb molding is first dried to produce a dried honeycomb body. The drying conditions are not particularly limited, and known conditions can be used. It is Z. B. preferred to dry the honeycomb molding for 0.5 to 5 hours at a temperature of 80 to 120 ° C.

(Herstellungsschritt eines Wabenkörpers mit ungebrannten Elektroden)(Manufacturing step of a honeycomb body with unfired electrodes)

Bei dem Herstellungsschritt eines Wabenkörpers mit ungebrannten Elektroden wird zuerst ein Elektrodenformungsbrei, der den Keramikausgangsstoff und Wasser enthält, auf die Seitenfläche des getrockneten Wabenkörpers aufgetragen. Der Elektrodenformungsbrei wird dann getrocknet, um ungebrannte Elektroden zu bilden und einen Wabenkörper mit ungebrannten Elektroden herzustellen.In the manufacturing step of a honeycomb body with unfired electrodes, an electrode molding paste containing the ceramic raw material and water is first applied to the side surface of the dried honeycomb body. The electrode molding slurry is then dried to form unfired electrodes and produce a honeycomb body with unfired electrodes.

Für den Wabenkörper mit ungebrannten Elektroden wird der getrocknete Wabenkörper vorzugsweise mit breiten rechteckigen ungebrannten Elektroden versehen, die sich jeweils in einer Bandform in der Erstreckungsrichtung der Zellen 14 erstrecken und sich außerdem in einer Umfangsrichtung ausbreiten. Die Umfangsrichtung bezieht sich auf eine Richtung entlang der Seitenfläche des getrockneten Wabenkörpers im Querschnitt orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zellen 14.For the honeycomb body with unfired electrodes, the dried honeycomb body is preferably provided with wide rectangular unfired electrodes, each of which is in a band shape in the extension direction of the cells 14th extend and also spread in a circumferential direction. The circumferential direction refers to a direction along the side surface of the dried honeycomb body in cross section orthogonal to the direction of extension of the cells 14th .

Der im Herstellungsschritt des Wabenkörpers mit ungebrannten Elektroden verwendete Elektrodenbildungsbrei enthält einen Keramikausgangsstoff und Wasser. Der Elektrodenbildungsbrei kann einen oberflächenaktiven Stoff, einen Porenbildner, Wasser und dergleichen enthalten.The electrode formation slurry used in the manufacturing step of the honeycomb body with unfired electrodes contains a ceramic raw material and water. The electrode formation slurry may contain a surfactant, a pore former, water, and the like.

Es ist bevorzugt, als den Keramikausgangsstoff den Keramikausgangsstoff zu verwenden, der beim Herstellen des Wabenformlings verwendet wird. Wenn z. B. die Hauptkomponenten des Keramikausgangsstoffs, der beim Herstellen des Wabenformlings verwendet wird, die Siliciumcarbidteilchen und das metallische Silicium sind, können die Siliciumcarbidteilchen und das metallische Silicium außerdem als die Keramikausgangsstoffe des Elektrodenbildungsbreis verwendet werden.It is preferable to use, as the ceramic raw material, the ceramic raw material used in manufacturing the honeycomb molding. If z. For example, if the main components of the ceramic raw material used in manufacturing the honeycomb molding are silicon carbide particles and metallic silicon, the silicon carbide particles and metallic silicon can also be used as the ceramic raw materials of the electrode formation slurry.

Ein Verfahren zum Auftragen des Elektrodenbildungsbreis auf die Seitenfläche des getrockneten Wabenkörpers ist nicht besonders eingeschränkt. Der Elektrodenbildungsbrei kann z. B. unter Verwendung einer Bürste oder unter Verwendung einer Drucktechnik aufgetragen werden.A method of applying the electrode formation slurry to the side surface of the honeycomb dried body is not particularly limited. The electrode formation slurry can e.g. B. can be applied using a brush or using a printing technique.

Der Elektrodenbildungsbrei weist vorzugsweise eine Viskosität von 500 Pa·s oder kleiner und bevorzugter von 10 bis 200 Pa·s bei 20 °C auf. Die Viskosität des Elektrodenbildungsbreis von 500 Pa·s oder kleiner kann zu einem einfachen Auftragen des Elektrodenbildungsbreis auf die Seitenfläche des getrockneten Wabenkörpers führen.The electrode formation slurry preferably has a viscosity of 500 Pa · s or less, and more preferably 10 to 200 Pa · s at 20 ° C. The viscosity of the electrode formation slurry of 500 Pa · s or less can result in easy application of the electrode formation slurry to the side surface of the dried honeycomb body.

Nach dem Auftragen des Elektrodenbildungsbreis auf den getrockneten Wabenkörper kann der Elektrodenbildungsbrei getrocknet werden, um ungebrannte Elektroden (den Wabenkörper mit ungebrannten Elektroden) zu erhalten. Die Trocknungstemperatur reicht vorzugsweise von 80 bis 120 °C. Die Trocknungszeit reicht vorzugsweise von 0,1 bis 5 Stunden.After applying the electrode formation slurry to the dried honeycomb body, the electrode formation slurry may be dried to obtain unfired electrodes (the honeycomb body with unfired electrodes). The drying temperature ranges preferably from 80 to 120 ° C. The drying time ranges preferably from 0.1 to 5 hours.

(Herstellungsschritt der Wabenstruktur)(Manufacturing step of honeycomb structure)

Bei dem Herstellungsschritt einer Wabenstruktur wird der Wabenkörper mit den ungebrannten Elektroden gebrannt, um die Wabenstruktur 1 herzustellen.In the manufacturing step of a honeycomb structure, the honeycomb body with the unfired electrodes is fired to form the honeycomb structure 1 to manufacture.

Die Brennbedingungen können gemäß den Typen des Keramikausgangsstoffs, der bei der Herstellung des Wabenformlings verwendet wird, und des Keramikausgangsstoffs, der in dem Elektrodenbildungsbrei verwendet wird, geeignet bestimmt werden.The firing conditions can be appropriately determined according to the types of the ceramic raw material used in the production of the honeycomb molding and the ceramic raw material used in the electrode formation slurry.

Ferner wird vorzugsweise eine Kalzinierung nach dem Trocknen des Wabenformlings mit den ungebrannten Elektroden und vor dem Brennen ausgeführt, um das Bindemittel und dergleichen zu entfernen. Die Kalzinierung wird vorzugsweise in einer Luftatmosphäre bei einer Temperatur von 400 bis 500 °C während 0,5 bis 20 Stunden ausgeführt.Furthermore, calcination is preferably carried out after drying the honeycomb molding with the unfired electrodes and before firing in order to remove the binder and the like. The calcination is preferably carried out in an air atmosphere at a temperature of 400 to 500 ° C. for 0.5 to 20 hours.

Wenn der Harnstoffhydrolysekatalysator 40 auf der Wabenstruktur 1 getragen ist, kann die Wabenstruktur 1 z. B. in einen Behälter eingetaucht werden, in dem ein Brei des Harnstoffhydrolysekatalysators 40 gelagert ist. Durch Einstellen einer Viskosität des Breis des Harnstoffhydrolysekatalysators 40, einer Teilchengröße des enthaltenen Harnstoffhydrolysekatalysators 40 und dergleichen kann sowohl der Katalysator nicht nur auf den Oberflächen der Trennwand 15, sondern außerdem in den Poren der Trennwand 15 getragen werden als auch außerdem eine Menge des zu tragenden Katalysators eingestellt werden. Ferner kann die Menge des zu tragenden Katalysators außerdem durch mehrmaliges Ansaugen des Breis eingestellt werden.When the urea hydrolysis catalyst 40 on the honeycomb structure 1 is worn, the honeycomb structure 1 z. B. be immersed in a container in which a slurry of the urea hydrolysis catalyst 40 is stored. By adjusting a viscosity of the slurry of the urea hydrolysis catalyst 40, a particle size of the contained urea hydrolysis catalyst 40 and the like, both the catalyst can be applied not only to the surfaces of the partition wall 15th , but also in the pores of the partition 15th are carried as well as adjusting an amount of the catalyst to be carried. Furthermore, the amount of the catalyst to be carried can also be adjusted by sucking in the slurry several times.

(2-2) Herstellung der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100(2-2) Manufacture of the reducing agent injection device 100

Die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 kann hergestellt werden, indem die Wabenstruktur 1 in den Außenzylinder 2 eingesetzt wird, die Wabenstruktur 1 über den Isolationshalteabschnitt 23 in dem Außenzylinder 2 befestigt wird und die Harnstoffsprühvorrichtung 3 an einem Ende (einlassseitigen Endabschnitt) des Außenzylinders 2 angeordnet wird und dann jeder der Verbinder 18 des Außenzylinders 2 mit jedem der Elektrodenanschluss-Vorsprungabschnitte 17, die an dem Paar von Elektrodenabschnitten 12 angeordnet sind, über die elektrische Verdrahtung 19 verbunden wird.The reductant injector 100 can be made by the honeycomb structure 1 in the outer cylinder 2 the honeycomb structure is used 1 over the insulation holding section 23 in the outer cylinder 2 is attached and the urea spray device 3 at one end (inlet-side end portion) of the outer cylinder 2 and then each of the connectors 18th of the outer cylinder 2 with each of the electrode terminal protruding portions 17th attached to the pair of electrode sections 12th are arranged over the electrical wiring 19th is connected.

Als Nächstes wird ein Verfahren zur Verwendung der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform ausführlich beschrieben.Next, a method of using the reducing agent injection device will be discussed 100 of the present embodiment will be described in detail.

(3) Verfahren zur Verwendung der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100(3) Method of using the reducing agent injection device 100

Die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sprüht die als ein Ausgangsstoff verwendete wässrige Harnstofflösung aus der Harnstoffsprühvorrichtung 3 abhängig von den Temperaturen des Abgases in den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) oder den zweiten Strömungsweg 16. Wenn die Temperatur des Abgases tiefer ist, wird die wässrige Harnstofflösung selektiv in den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) gesprüht, um den Harnstoff in der wässrigen Harnstofflösung in dem ersten Strömungsweg (den Zellen 14) zu zersetzen, um Ammoniak (Reduktionsmittel) zu erzeugen, wobei das Ammoniak von der Einspritzöffnung 21 nach außen eingespritzt wird. Spezifischer wird der Strom durch den Wabenstrukturabschnitt 11 geleitet, um die Temperatur zu erhöhen (Erwärmung), wird die wässrige Harnstofflösung der Harnstoffsprühvorrichtung 3 zugeführt und wird die wässrige Harnstofflösung von der Harnstoffsprühvorrichtung 3 in den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) des Wabenstrukturabschnitts 11 gesprüht. In diesem Fall kann die Strömung der wässrigen Harnstofflösung durch das Einleiten des Trägergases von der Trägergaseinleitungsöffnung 22 zur Fluideinströmstirnfläche 13a des Wabenstrukturabschnitts 11 gefördert werden, um zu verhindern, dass die wässrige Harnstofflösung in dem ersten Strömungsweg (den Zellen 14) des Wabenstrukturabschnitts 11 stockt. Die wässrige Harnstofflösung, die von der Harnstoffsprühvorrichtung 3 versprüht wird, tritt von der Fluideinströmstirnfläche 13a gemäß der Strömung des Trägergases in den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) des Wabenstrukturabschnitts 11 ein. Der Harnstoff in der wässrigen Harnstofflösung, die in den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) eingespeist wird, wird durch die Temperatur des erwärmten Wabenstrukturabschnitts 11 zersetzt, um das Ammoniak zu erzeugen. Wenn andererseits die Temperatur des Abgases höher ist, wird die wässrige Harnstofflösung selektiv in den zweiten Strömungsweg 16 gesprüht, so dass die wässrige Harnstofflösung von der Einspritzöffnung 21 direkt nach außen eingespritzt wird. In diesem Fall kann durch das Einleiten des Trägergases von der Trägergaseinleitungsöffnung 22 zur Seite der Fluideinströmstirnfläche 13a des Wabenstrukturabschnitts 11 die Strömung der wässrigen Harnstofflösung gefördert werden, um zu verhindern, dass die wässrige Harnstofflösung im zweiten Strömungsweg 16 des Wabenstrukturabschnitts 11 stockt.The reductant injector 100 according to the present embodiment, the urea aqueous solution used as a raw material sprays from the urea sprayer 3 depending on the temperatures of the exhaust gas in the first flow path (the cells 14th ) or the second flow path 16 . When the temperature of the exhaust gas is lower, the urea aqueous solution selectively enters the first flow path (the cells 14th ) sprayed to the urea in the aqueous urea solution in the first flow path (the cells 14th ) to decompose to produce ammonia (reducing agent), the ammonia from the injection port 21 is injected to the outside. The flow through the honeycomb structure section becomes more specific 11 directed to increase the temperature (heating), the aqueous urea solution of the urea spray device 3 and the aqueous urea solution is fed from the urea spray device 3 in the first flow path (the cells 14th ) of the honeycomb structure section 11 sprayed. In this case, the flow of the urea aqueous solution can be prevented by the introduction of the carrier gas from the carrier gas introduction port 22nd to the fluid inlet face 13a of the honeycomb structure section 11 be conveyed in order to prevent the aqueous urea solution from entering the first flow path (the cells 14th ) of the honeycomb structure section 11 falters. The aqueous urea solution produced by the urea spray device 3 is sprayed occurs from the fluid inflow end face 13a according to the flow of the carrier gas in the first flow path (the cells 14th ) of the honeycomb structure section 11 a. the Urea in the aqueous urea solution that enters the first flow path (the cells 14th ) is fed in, is determined by the temperature of the heated honeycomb structure section 11 decomposed to produce the ammonia. On the other hand, when the temperature of the exhaust gas is higher, the urea aqueous solution becomes selectively in the second flow path 16 sprayed so that the aqueous urea solution from the injection port 21 is injected directly to the outside. In this case, by introducing the carrier gas from the carrier gas introduction port 22nd to the side of the fluid inflow end face 13a of the honeycomb structure section 11 the flow of the aqueous urea solution can be promoted in order to prevent the aqueous urea solution in the second flow path 16 of the honeycomb structure section 11 falters.

Hier steht die Temperatur des Abgases mit einer erforderlichen Menge des Reduktionsmittels in Beziehung. Das heißt, wenn die Temperatur des Abgases höher ist, ist die erforderliche Menge des Reduktionsmittels höher, während, wenn die Temperatur des Abgases tiefer ist, die erforderliche Menge des Reduktionsmittels geringer ist. Deshalb kann z. B., wenn die Temperatur des Abgases 200 °C oder höher ist, die wässrige Harnstofflösung von der Harnstoffsprühvorrichtung 3 in den zweiten Strömungsweg 16 gesprüht und nach außen eingespritzt werden, wie sie ist, während, wenn die Temperatur des Abgases tiefer als 200 °C ist, die wässrige Harnstofflösung von der Harnstoffsprühvorrichtung 3 in den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) gesprüht werden kann, wobei das erzeugte Ammoniak nach außen gesprüht werden kann.Here, the temperature of the exhaust gas is related to a required amount of the reducing agent. That is, when the temperature of the exhaust gas is higher, the required amount of the reducing agent is higher, while when the temperature of the exhaust gas is lower, the required amount of the reducing agent is lower. Therefore z. B. when the temperature of the exhaust gas is 200 ° C or higher, the urea aqueous solution from the urea spray device 3 in the second flow path 16 sprayed and injected outside as it is, while when the temperature of the exhaust gas is lower than 200 ° C, the urea aqueous solution from the urea spray device 3 in the first flow path (the cells 14th ) can be sprayed, whereby the generated ammonia can be sprayed to the outside.

Die Menge der zugeführten wässrigen Harnstofflösung ist nicht besonders eingeschränkt und kann vorzugsweise eine Menge sein, so dass ein Äquivalenzverhältnis des Ammoniaks zur Menge der im Abgas enthaltenen Stickstoffoxide (NOx) von 1,0 bis 2,0 reicht. Falls das Äquivalenzverhältnis kleiner als 1,0 ist, kann die Menge der ohne Reinigung ausgestoßenen Stickstoffoxide zunehmen. Falls jedoch der SCR-Katalysator mit einer NOx-Speicherfunktion versehen ist, kann es einen Zeitraum geben, während dessen das Äquivalenzverhältnis kleiner als 1,0 ist. Falls das Äquivalenzverhältnis größer als 2,0 ist, gibt es ein Risiko, dass das Abgas wahrscheinlich mit dem in das Abgas gemischten Ammoniak ausgestoßen wird.The amount of the urea aqueous solution supplied is not particularly limited, and may preferably be an amount such that an equivalent ratio of ammonia to the amount of nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas ranges from 1.0 to 2.0. If the equivalence ratio is less than 1.0, the amount of nitrogen oxides emitted without purification may increase. However, if the SCR catalytic converter is provided with a NOx storage function, there may be a period during which the equivalence ratio is less than 1.0. If the equivalence ratio is larger than 2.0, there is a risk that the exhaust gas is likely to be discharged with the ammonia mixed in the exhaust gas.

Die wässrige Harnstofflösung ist vorzugsweise eine wässrige Lösung, die von 10 bis 40 Massen-% Harnstoff enthält, obwohl sie nicht besonders darauf eingeschränkt ist. Falls der Harnstoffgehalt kleiner als 10 Massen-% ist, ist es notwendig, eine große Menge der wässrigen Harnstofflösung zu versprühen, um NOx zu verringern, wobei die Menge elektrischer Leistung, die zum Leiten des Stroms erforderlich ist, um den Wabenstrukturabschnitt 11 zu erwärmen, zunehmen kann. Falls der Harnstoffgehalt größer als 40 Massen-% ist, gibt es Bedenken, dass sich der Harnstoff in kalten Bereichen verfestigt. Bevorzugte Beispiele der wässrigen Harnstofflösung enthalten AdBlue (eine wässrige Lösung die 32,5 Massen-% Harnstoff enthält; ein eingetragenes Warenzeichen des Verbandes der Automobilindustrie (VDA)), das auf dem Markt weit verbreitet ist.The urea aqueous solution is preferably an aqueous solution containing from 10 to 40 mass% of urea, although it is not particularly limited thereto. If the urea content is less than 10 mass%, it is necessary to spray a large amount of the urea aqueous solution in order to reduce NOx, with the amount of electric power required for conducting the current around the honeycomb structure portion 11 to warm up, can increase. If the urea content is larger than 40 mass%, there is a concern that the urea solidifies in cold areas. Preferred examples of the aqueous urea solution contain AdBlue (an aqueous solution containing 32.5 mass% of urea; a registered trademark of the German Association of the Automotive Industry (VDA)), which is widely used on the market.

Die Erwärmungstemperatur des Wabenstrukturabschnitts 11 beträgt vorzugsweise 160 °C oder höher und bevorzugter von 160 bis 600 °C und noch bevorzugter von 250 bis 400 °C. Die Erwärmungstemperatur von 160 °C oder höher kann zu einer leichten und effizienten Zersetzung des Harnstoffs führen. Die Erwärmungstemperatur von 600 °C oder tiefer kann ermöglichen, dass das Ammoniak ausgebrannt wird, und verhindern, dass das Ammoniak nicht in die Abgasleitung eingespeist wird. Ferner ist es bevorzugt, dass die Erwärmungstemperatur des Wabenstrukturabschnitts 11 360 °C oder höher ist, weil Schwefelverbindungen, wie z. B. Ammoniumhydrogensulfat und Ammoniumsulfat, die auf der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 ausgefällt werden, entfernt werden können.The heating temperature of the honeycomb structure portion 11 is preferably 160 ° C or higher, and more preferably from 160 to 600 ° C, and even more preferably from 250 to 400 ° C. The heating temperature of 160 ° C or higher can cause the urea to decompose easily and efficiently. The heating temperature of 600 ° C or lower can allow the ammonia to be burned out and prevent the ammonia from being fed into the exhaust pipe. Further, it is preferable that the heating temperature of the honeycomb structure portion 11 360 ° C or higher because sulfur compounds such. B. ammonium hydrogen sulfate and ammonium sulfate, which are on the reductant injector 100 precipitated can be removed.

Die maximale Spannung, die an den Wabenstrukturabschnitt 11 angelegt ist, reicht vorzugsweise von 12 bis 200 V und bevorzugter von 12 bis 100 V und noch bevorzugter von 12 bis 48 V. Die maximale Spannung von 12 V oder größer kann es ermöglichen, dass die Temperatur des Wabenstrukturabschnitts 11 einfach erhöht wird. Die maximale Spannung von 200 V oder kleiner kann verhindern, dass eine Vorrichtung zum Erhöhen der Spannung teuer wird.The maximum stress applied to the honeycomb structure section 11 is preferably from 12 to 200 V, and more preferably from 12 to 100 V, and even more preferably from 12 to 48 V. The maximum voltage of 12 V or greater can enable the temperature of the honeycomb structure portion 11 is simply increased. The maximum voltage of 200 V or less can prevent an apparatus for increasing the voltage from becoming expensive.

<Ausführungsform 2><Embodiment 2>

3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt (eine schematische Querschnittsansicht parallel zu einer Erstreckungsrichtung der Zellen eines Wabenstrukturabschnitts). Ferner ist 4 eine entlang der Linie B-B' in 3 betrachtete schematische Querschnittsansicht (eine schematische Querschnittsansicht senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zellen des Wabenstrukturabschnitts) und ist 5 eine entlang der Linie C-C' in 3 betrachtete schematische Querschnittsansicht (eine schematische Querschnittsansicht parallel zur Erstreckungsrichtung der Zellen des Wabenstrukturabschnitts). 3 Fig. 13 is a schematic cross-sectional view showing a reducing agent injection device according to Embodiment 2 of the present invention (a schematic cross-sectional view parallel to an extending direction of cells of a honeycomb structure portion). Furthermore is 4th one along the line BB 'in 3 considered a schematic cross-sectional view (a schematic cross-sectional view perpendicular to the extending direction of the cells of the honeycomb structure portion) and FIG 5 one along the line CC 'in 3 considered schematic cross-sectional view (a schematic cross-sectional view parallel to the extension direction of the cells of the honeycomb structure portion).

Wie in den 3 bis 5 gezeigt ist, ist in einer Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Wabenstruktur 1 mit dem rechteckigen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt 11 in dem Außenzylinder 2 untergebracht, wobei in dem Außenzylinder 2 der zweite Strömungsweg (ein Raumbereich 16) an einer der Wabenstruktur 1 benachbarten Position vorgesehen ist. Ferner ist die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 200 mit einem Steuerventil 31 als der Sprührichtungsschalter zwischen der Wabenstruktur 1 und der Harnstoffsprühvorrichtung 3 vorgesehen. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie jene der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 der Ausführungsform 1. Deshalb werden die Beschreibungen der anderen Konfigurationen weggelassen, wobei nur die Unterschiede ausführlich beschrieben werden.As in the 3 until 5 shown is in a reductant injector 200 according to the present embodiment, the honeycomb structure 1 with the rectangular columnar honeycomb structure portion 11 in the outer cylinder 2 housed, being in the outer cylinder 2 the second flow path (an area of space 16 ) on one of the honeycomb structure 1 adjacent position is provided. Further is the reducing agent injection device 200 with a control valve 31 than the spray direction switch between the honeycomb structure 1 and the urea spray device 3 intended. The other configurations are the same as those of the reducing agent injection device 100 of Embodiment 1. Therefore, the descriptions of the other configurations will be omitted and only the differences will be described in detail.

In der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Strömungsweg, durch den das Fluid in den Zellen 14 des Wabenstrukturabschnitts 11 strömen kann, und der zweite Strömungsweg, der dem ersten Strömungsweg benachbart angeordnet ist und durch den das Fluid strömen kann, innerhalb des Außenzylinders 2 vorgesehen. Weil der zweite Strömungsweg 16 so konfiguriert ist, dass das Fluid durch einen anderen Abschnitt als die Zellen 14 des Wabenstrukturabschnitts 11 strömen kann, strömt das Fluid entweder durch den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) oder den zweiten Strömungsweg 16.In the reducing agent injector 200 according to the present embodiment are the first flow path through which the fluid in the cells 14th of the honeycomb structure section 11 can flow, and the second flow path, which is arranged adjacent to the first flow path and through which the fluid can flow, within the outer cylinder 2 intended. Because the second flow path 16 is configured so that the fluid passes through a different section than the cells 14th of the honeycomb structure section 11 can flow, the fluid flows either through the first flow path (the cells 14th ) or the second flow path 16 .

Das als der Sprührichtungsschalter verwendete Steuerventil 31 ist nicht besonders eingeschränkt, solange wie es die Sprührichtung der wässrigen Harnstofflösung ändern kann. 5 zeigt einen Zustand, in dem das Steuerventil 31 die Sprührichtung der wässrigen Harnstofflösung zum zweiten Strömungsweg 16 steuert. Weil das Steuerventil 31 die Strömung der wässrigen Harnstofflösung zur Seite des ersten Strömungswegs (der Zellen 14) blockiert, kann die wässrige Harnstofflösung in den zweiten Strömungsweg 16 strömen. Falls andererseits die Strömung der wässrigen Harnstofflösung zur Seite des zweiten Strömungswegs 16 durch das Steuerventil 31 blockiert ist, kann die wässrige Harnstofflösung in den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) strömen.The control valve used as the spray direction switch 31 is not particularly limited as long as it can change the spray direction of the urea aqueous solution. 5 shows a state in which the control valve 31 the spray direction of the aqueous urea solution to the second flow path 16 controls. Because the control valve 31 the flow of the urea aqueous solution to the side of the first flow path (the cells 14th ) blocked, the aqueous urea solution can enter the second flow path 16 stream. On the other hand, if the flow of the urea aqueous solution to the second flow path side 16 through the control valve 31 is blocked, the aqueous urea solution can enter the first flow path (the cells 14th ) stream.

Gemäß der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 200 der vorliegenden Ausführungsform, die die obige Struktur aufweist, kann die wässrige Harnstofflösung aus der Harnstoffsprühvorrichtung 3 abhängig von den Temperaturen des Abgases in den ersten Strömungsweg (die Zellen 14) oder den zweiten Strömungsweg 16 gesprüht werden, so dass die gleichen Wirkungen wie jene der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 gemäß Ausführungsform 1 erhalten werden können.According to the reducing agent injection device 200 According to the present embodiment having the above structure, the urea aqueous solution can be supplied from the urea spray device 3 depending on the temperatures of the exhaust gas in the first flow path (the cells 14th ) or the second flow path 16 can be sprayed, so that the same effects as those of the reducing agent injection device 100 according to embodiment 1 can be obtained.

<Ausführungsform 3><Embodiment 3>

Die 6 und 7 sind schematische Querschnittsansichten, die Abgasverarbeitungsvorrichtungen gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigen.the 6th and 7th 13 are schematic cross-sectional views showing exhaust gas processing devices according to Embodiment 3 of the present invention.

Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, enthält jede der Abgasverarbeitungsvorrichtungen 300 und 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform: eine Abgasleitung 41, durch die das Abgas strömt; die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100, die konfiguriert ist, das Ammoniak oder die wässrige Harnstofflösung in die Abgasleitung 41 einzuspritzen; und einen SCR-Katalysator 42, der an der Abgasleitung 41 auf einer stromabwärts gelegenen Seite einer Position angeordnet ist, an der das Ammoniak oder die wässrige Harnstofflösung eingespritzt wird.As in the 6th and 7th shown includes each of the exhaust gas processing devices 300 and 400 according to the present embodiment: an exhaust pipe 41 through which the exhaust gas flows; the reductant injector 100 that is configured, the ammonia or the aqueous urea solution into the exhaust pipe 41 inject; and an SCR catalyst 42 on the exhaust pipe 41 is located on a downstream side of a position where the ammonia or the urea aqueous solution is injected.

Die Abgasleitung 41 ist ein Rohr, durch das ein Abgas (ein NOx enthaltendes Abgas), das von verschiedenen Kraftmaschinen und dergleichen ausgestoßen wird, geleitet wird und in dem das Abgas und Ammoniak gemischt werden. Die Größe der Abgasleitung 41 ist nicht besonders eingeschränkt und kann abhängig von Abgassystemen, wie z. B. den Kraftmaschinen, an denen die Abgasverarbeitungsvorrichtungen 300 und 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform angebracht sind, geeignet bestimmt werden. Die Abgasleitung 41 weist eine nicht einschränkende Länge in der Gasströmungsrichtung auf, wobei sie aber vorzugsweise eine Länge aufweist, bei der ein Abstand zwischen der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 und dem SCR-Katalysator 42 auf einen geeigneten Abstand festgelegt werden kann.The exhaust pipe 41 is a pipe through which an exhaust gas (exhaust gas containing NOx) discharged from various engines and the like is passed and in which the exhaust gas and ammonia are mixed. The size of the exhaust pipe 41 is not particularly limited and may depend on exhaust systems such. B. the engines on which the exhaust gas processing devices 300 and 400 according to the present embodiment are appropriately determined. The exhaust pipe 41 has a non-limiting length in the gas flow direction, but preferably has a length at which a distance between the reducing agent injector 100 and the SCR catalytic converter 42 can be set to a suitable distance.

Ein Material der Abgasleitung 41 ist nicht besonders eingeschränkt, wobei aber ein Material, das schwierig durch das Abgas zu korrodieren ist, bevorzugt ist. Beispiele des Materials der Abgasleitung 41 enthalten rostfreien Stahl und dergleichen.A material of the exhaust pipe 41 is not particularly limited, but a material difficult to be corroded by the exhaust gas is preferred. Examples of the material of the exhaust pipe 41 contain stainless steel and the like.

In der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 ist die Einspritzöffnung 21 an der Abgasleitung 41 befestigt, die das Ammoniak oder die wässrige Harnstofflösung in die Abgasleitung 41 einspritzt. Spezifisch sprüht die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 die wässrige Harnstofflösung in die Abgasleitung 41, wenn die Temperatur des Abgases 200 °C C oder höher ist, während sie das Ammoniak in die Abgasleitung 41 sprüht, wenn die Temperatur des Abgases kleiner als 200 °C ist, wodurch das Ammoniak oder die wässrige Harnstofflösung in der Abgasleitung 41 in das Abgas gemischt wird. Zusätzlich wird die in die Abgasleitung 41 gesprühte wässrige Harnstofflösung durch die Wärme des Abgases in Ammoniak zersetzt.In the reducing agent injector 100 is the injection port 21 on the exhaust pipe 41 attached that the ammonia or the aqueous urea solution in the exhaust pipe 41 injects. Specifically, the reducing agent injection device sprays 100 the aqueous urea solution into the exhaust pipe 41 when the temperature of the exhaust gas is 200 ° CC or higher while keeping the ammonia in the exhaust pipe 41 sprays when the temperature of the exhaust gas is less than 200 ° C, causing the ammonia or the aqueous urea solution in the exhaust pipe 41 is mixed into the exhaust gas. In addition, the in the exhaust pipe 41 sprayed aqueous urea solution is decomposed into ammonia by the heat of the exhaust gas.

Wie in 6 gezeigt ist, kann eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 an der Abgasleitung 41 angebracht sein. Wie in 7 gezeigt ist, können ferner zwei Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtungen an der Abgasleitung 41 angebracht sein. In diesem Fall kann die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung auf der stromabwärts gelegenen Seite die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 oder eine herkömmliche Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 500 (z. B. die Harnstoffsprühvorrichtung 3) sein, die das Reduktionsmittel (Harnstoffwasser) ohne Erwärmung versprüht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reduktions-Sprühvorrichtung auf der stromabwärts gelegenen Seite die herkömmliche Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 500, die das Reduktionsmittel (Harnstoffwasser) ohne Erwärmung versprüht. Dies ist so, weil, wenn die Menge des NOx im Abgas geringer ist (wenn die Temperatur des Abgases tiefer ist), das meiste des NOx durch die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 und den SCR-Katalysator 42 auf der stromaufwärts gelegenen Seite gereinigt wird, während, wenn die Menge des NOx im Abgas höher ist (wenn die Temperatur des Abgases höher ist), das von der herkömmlichen Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 500 versprühte Harnstoffwasser durch die Temperatur des Abgases in Ammoniak zersetzt wird. Ferner können, obwohl dies nicht gezeigt ist, nach Bedarf drei oder mehr Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtungen 100 an der Abgasleitung 41 angebracht sein.As in 6th shown may be a reductant injector 100 on the exhaust pipe 41 to be appropriate. As in 7th is shown, two reductant injectors may also be on the exhaust line 41 to be appropriate. In this case, the reducing agent injection device on the downstream side may be the reducing agent injection device 100 or a conventional reductant injector 500 (e.g. the urea spray device 3 ), which the reducing agent (urea water) sprays without heating. In a preferred embodiment, the reducing spray device on the downstream side is the conventional reducing agent injecting device 500 that sprays the reducing agent (urea water) without heating. This is because when the amount of NOx in the exhaust gas is less (when the temperature of the exhaust gas is lower), most of the NOx passes through the reductant injector 100 and the SCR catalytic converter 42 on the upstream side is purified, while when the amount of NOx in the exhaust gas is higher (when the temperature of the exhaust gas is higher), that by the conventional reducing agent injection device 500 sprayed urea water is decomposed into ammonia by the temperature of the exhaust gas. Further, although not shown, three or more reducing agent injectors may be used as required 100 on the exhaust pipe 41 to be appropriate.

Wenn das Abgas als das in die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 einzuleitende Trägergas verwendet wird, wie in den 6 und 7 gezeigt ist, ist die Abgasleitung 41 stromaufwärts der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 verzweigt, wobei ein abgezweigter Strömungsweg 43 mit einer Trägergaseinleitungsöffnung 22 verbunden ist. Wenn andererseits ein anderes Trägergas als das Abgas (z. B. ein Einlassgas) verwendet wird, ist die Trägergaseinleitungsöffnung 22 über ein Verbindungsrohr oder dergleichen mit einer Trägergaszufuhrquelle verbunden.When the exhaust gas than that in the reducing agent injector 100 to be introduced carrier gas is used, as in the 6th and 7th shown is the exhaust pipe 41 upstream of the reductant injector 100 branched, with a branched flow path 43 with a carrier gas inlet opening 22nd connected is. On the other hand, when a carrier gas other than the exhaust gas (e.g. an inlet gas) is used, the carrier gas introduction port is 22nd connected to a carrier gas supply source via a connecting pipe or the like.

Der SCR-Katalysator 42 in der Form eines Katalysatorkörpers (die Wabenstruktur, auf der der SCR-Katalysator 42 getragen ist) ist an der Abgasleitung 41 stromabwärts der Position angeordnet, an der das Ammoniak oder die wässrige Harnstofflösung eingespritzt wird. Deshalb ist, wie in 6 gezeigt ist, der SCR-Katalysator 42 an der Abgasleitung 41 auf der stromabwärts gelegenen Seite der Position angeordnet, an der die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 angebracht ist, wenn eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 an der Abgasleitung 41 angebracht ist. Wenn zwei Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtungen an der Abgasleitung 41 angebracht sind, sind die SCR-Katalysatoren 24 an der Abgasleitung 41 auf der stromabwärts gelegenen Seite der Positionen angeordnet, an denen die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 bzw. die herkömmliche Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 500 angebracht sind, wie in 7 gezeigt ist.The SCR catalytic converter 42 in the form of a catalytic converter body (the honeycomb structure on which the SCR catalytic converter 42 is worn) is on the exhaust pipe 41 arranged downstream of the position at which the ammonia or the aqueous urea solution is injected. Therefore, as in 6th shown is the SCR catalytic converter 42 on the exhaust pipe 41 located on the downstream side of the position where the reducing agent injection device 100 attached when a reductant injector 100 on the exhaust pipe 41 is appropriate. If there are two reducing agent injectors on the exhaust pipe 41 are attached, the SCR catalytic converters 24 are on the exhaust pipe 41 located on the downstream side of the positions where the reducing agent injection device 100 or the conventional reducing agent injection device 500 are appropriate, as in 7th is shown.

Die Beispiele des SCR-Katalysators 42 enthalten Katalysatoren auf Vanadiumbasis und Katalysatoren auf Zeolithbasis.The examples of the SCR catalytic converter 42 contain vanadium-based catalysts and zeolite-based catalysts.

Wenn der SCR-Katalysator 42 als ein Katalysatorkörper verwendet wird, der auf der Wabenstruktur getragen ist, ist es bevorzugt, dass der Katalysatorkörper in einem Behälter enthalten ist und der Behälter an der Abgasleitung 41 auf der stromabwärts gelegenen Seite befestigt ist.If the SCR catalytic converter 42 is used as a catalyst body supported on the honeycomb structure, it is preferable that the catalyst body is contained in a container and the container on the exhaust pipe 41 is attached on the downstream side.

Die Wabenstruktur, die den SCR-Katalysator 42 trägt, ist nicht besonders eingeschränkt, wobei in der Technik bekannte Wabenstrukturen verwendet werden können.The honeycomb structure that makes up the SCR catalytic converter 42 is not particularly limited, and honeycomb structures known in the art can be used.

Es ist bevorzugt, dass auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Abgasleitung 41 ein Filter zum Auffangen von Schwebstoffen im Abgas angeordnet ist. Die Beispiele der Filter zum Auffangen von Schwebstoffen enthalten z. B. einen keramischen DPF (Dieselpartikelfilter) 44, der eine Wabenform aufweist. Ferner ist es bevorzugt, dass ein Oxidationskatalysator 45 zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid im Abgas auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Abgasleitung 41 angeordnet ist. Der Oxidationskatalysator 45 befindet sich vorzugsweise in einem Zustand, in dem er auf einer Wabenstruktur aus Keramik (Oxidationskatalysator) getragen ist. Die bevorzugten Beispiele des Oxidationskatalysators 45, die verwendet werden können, enthalten Edelmetalle, wie z. B. Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh). It is preferred that it be on the upstream side of the exhaust pipe 41 a filter is arranged to collect suspended matter in the exhaust gas. The examples of the filters for trapping particulate matter include e.g. B. a ceramic DPF (diesel particulate filter) 44 which has a honeycomb shape. It is also preferred that an oxidation catalyst 45 for removing hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust gas on the upstream side of the exhaust pipe 41 is arranged. The oxidation catalyst 45 is preferably in a state in which it is supported on a honeycomb structure made of ceramic (oxidation catalyst). The preferred examples of the oxidation catalyst 45 that can be used contain precious metals such as B. platinum (Pt), palladium (Pd) and rhodium (Rh).

Wenn eine Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 an der Abgasleitung 41 angebracht ist, sind der DPF 44 und der Oxidationskatalysator 45 an der Abgasleitung 41 auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Position angeordnet, an der das Ammoniak oder die wässrige Harnstofflösung durch die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 eingespritzt wird, wie in 6 gezeigt ist. Ferner sind, wenn zwei Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtungen 100 an der Abgasleitung 41 angebracht sind, der DPF 44 und der Oxidationskatalysator 45 an der Abgasleitung 44 auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Position, an der das Ammoniak oder die wässrige Harnstofflösung durch die herkömmliche Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 500 eingespritzt wird, und auf der stromabwärts gelegenen Seite des SCR-Katalysators 42 auf der stromabwärts gelegenen Seite der Position, an der die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 angebracht ist, angeordnet, wie in 7 gezeigt ist.When a reductant injector 100 on the exhaust pipe 41 attached are the DPF 44 and the oxidation catalyst 45 on the exhaust pipe 41 located on the upstream side of the position where the ammonia or urea aqueous solution passes through the reducing agent injection device 100 injected as in 6th is shown. Furthermore, if there are two reductant injectors 100 on the exhaust pipe 41 are attached to the DPF 44 and the oxidation catalyst 45 on the exhaust pipe 44 on the upstream side of the position where the ammonia or urea aqueous solution by the conventional reducing agent injection device 500 is injected, and on the downstream side of the SCR catalyst 42 on the downstream side of the position where the reducing agent injector 100 attached, arranged as in 7th is shown.

Es ist bevorzugt, auf der stromabwärts gelegenen Seite des SCR-Katalysators 42 einen Katalysator zum Entfernen von Ammoniak (Oxidationskatalysator) zum Entfernen des Ammoniaks anzuordnen. Eine derartige Anordnung kann verhindern, dass Ammoniak nach außen ausgestoßen wird, wenn überschüssiges Ammoniak, das nicht zum Entfernen von NOx im Abgas verwendet worden ist, zur stromabwärts gelegenen Seite strömt. Die bevorzugten Beispiele des Oxidationskatalysators, der auf der stromabwärts gelegenen Seite des SCR-Katalysators 42 angeordnet ist, enthalten Edelmetalle, wie z. B. Platin (Pt), Palladium (Pd) und Rhodium (Rh).It is preferred to be on the downstream side of the SCR catalyst 42 to arrange an ammonia removing catalyst (oxidation catalyst) for removing the ammonia. Such an arrangement can prevent ammonia from being discharged to the outside when Excess ammonia, which has not been used to remove NOx in the exhaust gas, flows to the downstream side. The preferred examples of the oxidation catalyst, the one on the downstream side of the SCR catalyst 42 is arranged, contain precious metals, such as. B. platinum (Pt), palladium (Pd) and rhodium (Rh).

In der obigen Beschreibung ist die Verwendung der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100 der Ausführungsform 1 beschrieben worden. Es kann jedoch die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 200 der Ausführungsform verwendet werden.In the above description is the use of the reducing agent injection device 100 Embodiment 1 has been described. However, the reducing agent injection device can 200 of the embodiment can be used.

<Ausführungsform 4><Embodiment 4>

Bei einem Verfahren zum Verarbeiten eines Abgases gemäß der Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung wird, wird, wenn die Temperatur des Abgases 200 °C C oder höher ist, die wässrige Harnstofflösung von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100, 200 der Ausführungsform 1 oder 2 in das Abgas eingespritzt, wobei das mit der wässrigen Harnstofflösung vermischte Abgas mit dem SCR-Katalysator reduziert wird, während, wenn die Temperatur des Abgases tiefer als 200 °C ist, das erzeugte Ammoniak von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100, 200 der Ausführungsform 1 oder 2 in das Abgas eingespritzt wird, wobei das mit dem Ammoniak vermischte Abgas mit dem SCR-Katalysator reduziert wird. Das Verfahren zum Verarbeiten des Abgases kann unter Verwendung der Abgasverarbeitungsvorrichtung 300, 400 gemäß der Ausführungsform 3 einfach ausgeführt werden.In a method for processing an exhaust gas according to Embodiment 4 of the present invention, when the temperature of the exhaust gas is 200 ° C or higher, the urea aqueous solution from the reducing agent injection device is released 100 , 200 Embodiment 1 or 2 is injected into the exhaust gas, wherein the exhaust gas mixed with the urea aqueous solution is reduced with the SCR catalyst, while when the temperature of the exhaust gas is lower than 200 ° C, the generated ammonia from the reducing agent injection device 100 , 200 Embodiment 1 or 2 is injected into the exhaust gas, the exhaust gas mixed with the ammonia being reduced with the SCR catalyst. The method of processing the exhaust gas can be performed using the exhaust gas processing device 300 , 400 according to the embodiment 3 simply run.

Wenn die Temperatur des Abgases höher ist (wenn die Temperatur des Abgases 200 °C oder höher ist), versprüht die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100, 200 selektiv die wässrige Harnstofflösung, wobei sie die wässrige Harnstofflösung durch die Wärme des Abgases zersetzt, um Ammoniak zu erzeugen, wodurch das NOx durch den SCR-Katalysator 42 gereinigt werden kann. Wenn die Temperatur des Abgases höher ist, ist es deshalb nicht notwendig, die durch die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100, 200 erzeugte Menge an Ammoniak zu erhöhen, so dass die Leistungsaufnahme verringert werden kann und die Erzeugung von Harnstoffablagerungen außerdem unterdrückt werden kann. Wenn andererseits die Temperatur des Abgases tiefer ist (wenn die Temperatur des Abgases tiefer als 200 °C ist), kann das Ammoniak selektiv versprüht werden, um das NOx durch den SCR-Katalysator 42 zu reinigen.When the temperature of the exhaust gas is higher (when the temperature of the exhaust gas is 200 ° C. or higher), the reducing agent injection device sprays 100 , 200 selectively the urea aqueous solution, decomposing the urea aqueous solution by the heat of the exhaust gas to generate ammonia, thereby releasing the NOx through the SCR catalyst 42 can be cleaned. Therefore, when the temperature of the exhaust gas is higher, it is not necessary to pass through the reducing agent injection device 100 , 200 to increase the amount of ammonia generated, so that the power consumption can be reduced and the generation of urea scale can also be suppressed. On the other hand, when the temperature of the exhaust gas is lower (when the temperature of the exhaust gas is lower than 200 ° C), the ammonia can be selectively sprayed around the NOx through the SCR catalyst 42 to clean.

Weil das Trägergas zusammen mit der wässrigen Harnstofflösung, die von der Harnstoffsprühvorrichtung 3 versprüht wird, zugeführt werden kann, kann ferner die Strömung des Gases in dem ersten Strömungsweg (den Zellen 14) oder im zweiten Strömungsweg 16 des Wabenstrukturabschnitts 11 gefördert werden. Im Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass Harnstoff im ersten Strömungsweg oder im zweiten Strömungsweg verbleibt, so dass die Erzeugungsgrenze von Harnstoffablagerungen erhöht werden kann. Ferner kann, wenn die Temperatur des Abgases tiefer 200 °C ist, das durch das Erwärmen zersetzte Ammoniak mit dem Trägergas nach außen ausgestoßen werden, so dass die Reaktivität verbessert werden kann.Because the carrier gas together with the aqueous urea solution produced by the urea spray device 3 is sprayed, can be supplied, the flow of the gas in the first flow path (the cells 14th ) or in the second flow path 16 of the honeycomb structure section 11 be promoted. As a result, it is possible to prevent urea from remaining in the first flow path or in the second flow path, so that the generation limit of urea scale can be increased. Further, when the temperature of the exhaust gas is lower than 200 ° C., the ammonia decomposed by the heating can be discharged outside with the carrier gas, so that the reactivity can be improved.

Wenn das Ammoniak von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100, 200 versprüht wird (wenn die Temperatur des Abgases tiefer als 200 °C ist), werden eine Temperatur und eine Durchflussmenge des Trägergases und eine der Wabenstruktur 1 zugeführte Leistung vorzugsweise so eingestellt, dass eine Temperatur der Fluideinströmstirnfläche 13a des Wabenstrukturabschnitts 11150 °C oder höher und vorzugsweise 250 °C oder höher ist. Um eine derartige Temperatursteuerung auszuführen, ist z. B. die Temperatur des Trägergases vorzugsweise 100 °C oder höher und ist die Durchflussmenge vorzugsweise 10 l/min oder größer. Die der Wabenstruktur 1 zugeführte Leistung reicht vorzugsweise von 150 bis 500 W.When the ammonia from the reductant injector 100 , 200 is sprayed (when the temperature of the exhaust gas is lower than 200 ° C), a temperature and a flow rate of the carrier gas and one of the honeycomb structure become 1 supplied power is preferably set so that a temperature of the fluid inflow end face 13a of the honeycomb structure portion 11,150 ° C or higher, and preferably 250 ° C or higher. To carry out such temperature control, e.g. B. the temperature of the carrier gas is preferably 100 ° C or higher and the flow rate is preferably 10 l / min or greater. The honeycomb structure 1 input power ranges preferably from 150 to 500 W.

Eine Menge des Ammoniaks oder der wässrigen Harnstofflösung, die von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung 100, 200 eingespritzt wird, ist vorzugsweise so, dass das Äquivalenzverhältnis des Ammoniaks zur Menge des im Abgas enthaltenen Stickstoffoxids von 1,0 bis 2,0 reicht. Falls das Äquivalenzverhältnis kleiner als 1,0 ist, kann die Menge der ohne Reinigung ausgestoßenen Stickstoffoxide zunehmen. Falls das Äquivalenzverhältnis größer als 2,0 ist, gibt es ein Risiko, dass das Abgas wahrscheinlich mit dem in das Abgas gemischten Ammoniak ausgestoßen wird.An amount of the ammonia or aqueous urea solution released from the reductant injector 100 , 200 is injected is preferably such that the equivalent ratio of ammonia to the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas ranges from 1.0 to 2.0. If the equivalence ratio is less than 1.0, the amount of nitrogen oxides emitted without purification may increase. If the equivalence ratio is larger than 2.0, there is a risk that the exhaust gas is likely to be discharged with the ammonia mixed in the exhaust gas.

Es ist bevorzugt, dass die versprühte Menge der wässrigen Harnstofflösung und die Temperatur (Leistungszufuhr) des Wabenstrukturabschnitts 11 durch eine elektronische Steuereinheit gesteuert sind. Ferner kann die Temperatur aus einem Widerstandswert des Wabenstrukturabschnitts 11 berechnet werden, wobei die Temperatur des Wabenstrukturabschnitts 11 gesteuert werden kann, so dass die berechnete Temperatur eine Solltemperatur ist.It is preferable that the sprayed amount of the urea aqueous solution and the temperature (power supply) of the honeycomb structure portion 11 are controlled by an electronic control unit. Furthermore, the temperature can be determined from a resistance value of the honeycomb structure section 11 can be calculated, the temperature of the honeycomb structure portion 11 can be controlled so that the calculated temperature is a target temperature.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung, die Abgasverarbeitungsvorrichtung und das Verfahren zum Verarbeiten des Abgases gemäß der vorliegenden Erfindung können geeignet verwendet werden, um das NOx in den Abgasen, die von verschiedenen Kraftmaschinen und dergleichen ausgestoßen werden, zu reinigen.The reducing agent injection device, the exhaust gas processing device, and the method for processing the exhaust gas according to the present invention can be suitably used to purify the NOx in the exhaust gases emitted from various engines and the like.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
WabenstrukturHoneycomb structure
22
AußenzylinderOuter cylinder
33
HarnstoffsprühvorrichtungUrea spray device
1111
WabenstrukturabschnittHoneycomb structure section
1212th
ElektrodenabschnittElectrode section
13a13a
FluideinströmstirnflächeFluid inflow face
13b13b
FluidausströmstirnflächeFluid discharge face
1414th
Zellecell
1515th
Trennwandpartition wall
1616
zweiter Strömungswegsecond flow path
1717th
Elektrodenanschluss-VorsprungabschnittElectrode terminal protruding portion
1818th
VerbinderInterconnects
1919th
elektrische Verdrahtungelectrical wiring
2121
EinspritzöffnungInjection port
2222nd
TrägergaseinleitungsöffnungCarrier gas inlet opening
2323
IsolationshalteabschnittInsulation holding section
3131
SteuerventilControl valve
4141
AbgasleitungExhaust pipe
4242
SCR-KatalysatorSCR catalytic converter
4343
abgezweigter Strömungswegbranched flow path
4444
DPFDPF
4545
OxidationskatalysatorOxidation catalyst
100, 200100, 200
Reduktionsmittel-EinspritzvorrichtungReducing agent injection device
300, 400300, 400
AbgasverarbeitungsvorrichtungExhaust gas processing device
500500
herkömmliche Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtungconventional reductant injector

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • JP 2007327377 A [0007]JP 2007327377 A [0007]
  • WO 2014/148506 [0007]WO 2014/148506 [0007]
  • JP 2017180298 A [0007]JP 2017180298 A [0007]
  • JP 2017180299 A [0007]JP 2017180299 A [0007]

Claims (13)

Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung, die umfasst: eine Wabenstruktur, die umfasst: einen säulenförmigen Wabenstrukturabschnitt mit einer Trennwand, die mehrere Zellen definiert, die sich jeweils von einer Fluideinströmstirnfläche zu einer Fluidausströmstirnfläche erstrecken; und wenigstens ein Paar von Elektrodenabschnitten, die konfiguriert sind, den Wabenstrukturabschnitt durch das Leiten eines Stroms zu erwärmen, wobei das Paar von Elektrodenabschnitten an einer Seitenfläche des Wabenstrukturabschnitts angeordnet ist, wobei die Wabenstruktur so konfiguriert ist, dass sie Harnstoff in einer wässrigen Harnstofflösung in dem durch das Leiten des Stroms erwärmten Wabenstrukturabschnitt zersetzen kann, um Ammoniak zu erzeugen; einen Außenzylinder mit einem einlassseitigen Endabschnitt und einem auslassseitigen Endabschnitt, wobei der einlassseitige Endabschnitt eine Trägergaseinleitungsöffnung umfasst, die konfiguriert ist, ein Trägergas einzuleiten, wobei der auslassseitige Endabschnitt eine Einspritzöffnung umfasst, die konfiguriert ist, Ammoniak einzuspritzen, wobei der Außenzylinder die Wabenstruktur unterbringt und ein erster Strömungsweg, durch den ein Fluid durch die mehreren Zellen strömen kann, und ein zweiter Strömungsweg, durch den das Fluid von dem einlassseitigen Endabschnitt zu dem auslassseitigen Endabschnitt strömen kann, ohne durch die mehreren Zellen zu gehen, in dem Außenzylinder vorgesehen sind; eine Harnstoffsprühvorrichtung, die konfiguriert ist, die wässrige Harnstofflösung in den ersten Strömungsweg oder den zweiten Strömungsweg auf einer Einströmseite des Fluids zu sprühen, wobei die Harnstoffsprühvorrichtung an einem Ende des Außenzylinders angeordnet ist; und einen Sprührichtungsschalter, der so konfiguriert ist, dass er eine Sprührichtung der wässrigen Harnstofflösung abhängig von den Temperaturen eines Abgases in den ersten Strömungsweg oder in den zweiten Strömungsweg umschalten kann. A reductant injection device comprising: a honeycomb structure that includes: a columnar honeycomb structure portion having a partition wall defining a plurality of cells each extending from a fluid inflow end surface to a fluid outflow end surface; and at least one pair of electrode portions configured to heat the honeycomb structure portion by passing a current, the pair of electrode portions being arranged on a side surface of the honeycomb structure portion, the honeycomb structure configured to contain urea in an aqueous urea solution conducting the current can decompose heated honeycomb structure portion to produce ammonia; an outer cylinder having an inlet-side end portion and an outlet-side end portion, the inlet-side end portion including a carrier gas introduction port configured to introduce a carrier gas, the outlet-side end portion including an injection port configured to inject ammonia, the outer cylinder accommodating the honeycomb structure and a first flow path through which a fluid can flow through the plurality of cells and a second flow path through which the fluid can flow from the inlet-side end portion to the outlet-side end portion without passing through the plurality of cells are provided in the outer cylinder; a urea spray device configured to spray the urea aqueous solution into the first flow path or the second flow path on an inflow side of the fluid, the urea spray device being disposed at one end of the outer cylinder; and a spray direction switch configured to switch a spray direction of the urea aqueous solution into the first flow path or the second flow path depending on the temperatures of an exhaust gas. Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Harnstoff in der wässrigen Harnstofflösung, die in den ersten Strömungsweg gesprüht wird, in dem ersten Strömungsweg durch den durch das Leiten des Stroms erwärmten Wabenstrukturabschnitt zersetzt wird, um Ammoniak zu erzeugen, und das Ammoniak nach außen eingespritzt wird, und wobei die in den zweiten Strömungsweg gesprühte wässrige Harnstofflösung direkt nach außen eingespritzt wird.Reducing agent injection device according to Claim 1 wherein the urea in the urea aqueous solution sprayed into the first flow path is decomposed in the first flow path by the honeycomb structure portion heated by the flow of the flow to generate ammonia, and the ammonia is injected outside, and the in Aqueous urea solution sprayed the second flow path is injected directly to the outside. Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Strömungsweg so konfiguriert ist, dass das Fluid durch einen anderen Abschnitt als die mehreren Zellen des Wabenstrukturabschnitts strömen kann.Reducing agent injection device according to Claim 1 or 2 wherein the second flow path is configured such that the fluid can flow through a different portion than the plurality of cells of the honeycomb structure portion. Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wabenstrukturabschnitt ein hohler Wabenstrukturabschnitt ist, der so konfiguriert ist, dass sich der zweite Strömungsweg in einer Mitte in einem Querschnitt senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Zellen befindet.Reducing agent injection device according to one of the Claims 1 until 3 wherein the honeycomb structure portion is a hollow honeycomb structure portion configured so that the second flow path is located at a center in a cross section perpendicular to an extending direction of the cells. Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Strömungsweg an einer der Wabenstruktur benachbarten Position vorgesehen ist.Reducing agent injection device according to one of the Claims 1 until 3 wherein the second flow path is provided at a position adjacent to the honeycomb structure. Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Harnstoffsprühvorrichtung einen Sprührichtungsschalter umfasst und wobei der Sprührichtungsschalter eine Düse ist, die eine Sprührichtung der wässrigen Harnstofflösung abhängig von den Einspeisedrücken der wässrigen Harnstofflösung ändern kann.Reducing agent injection device according to one of the Claims 1 until 5 wherein the urea spray device includes a spray direction switch, and wherein the spray direction switch is a nozzle that can change a spray direction of the urea aqueous solution depending on the feed pressures of the urea aqueous solution. Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Sprührichtungsschalter zwischen der Wabenstruktur und der Harnstoffsprühvorrichtung vorgesehen ist und der Sprührichtungsschalter ein Steuerventil ist, das die Sprührichtung der wässrigen Harnstofflösung ändern kann.Reducing agent injection device according to one of the Claims 1 until 5 wherein the spray direction switch is provided between the honeycomb structure and the urea spray device, and the spray direction switch is a control valve that can change the spray direction of the urea aqueous solution. Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Trägergas ein Abgas ist.Reducing agent injection device according to one of the Claims 1 until 7th wherein the carrier gas is an exhaust gas. Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Wabenstrukturabschnitt einen spezifischen elektrischen Widerstand von 0,01 bis 500 Ωcm aufweist.Reducing agent injection device according to one of the Claims 1 until 8th wherein the honeycomb structure portion has an electrical resistivity of 0.01 to 500 Ωcm. Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Wabenstrukturabschnitt ein Silicium-Siliciumcarbid-Verbundmaterial oder Siliciumcarbid als eine Hauptkomponente enthält.Reducing agent injection device according to one of the Claims 1 until 9 wherein the honeycomb structure portion contains a silicon-silicon carbide composite material or silicon carbide as a main component. Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Wabenstrukturabschnitt einen Flächeninhalt pro Einheitsvolumen von 5 cm2/cm3 oder mehr aufweist.Reducing agent injection device according to one of the Claims 1 until 10 wherein the honeycomb structure portion has an area per unit volume of 5 cm 2 / cm 3 or more. Abgasverarbeitungsvorrichtung, die umfasst: eine Abgasleitung, durch die ein Abgas strömt; die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die konfiguriert ist, Ammoniak oder eine wässrige Harnstofflösung in die Abgasleitung einzuspritzen; und einen SCR-Katalysator, der an dem Abgaszylinder auf einer stromabwärts gelegenen Seite einer Position angeordnet ist, an der Ammoniak oder die wässrige Harnstofflösung eingespritzt wird.An exhaust gas processing device comprising: an exhaust pipe through which an exhaust gas flows; the reducing agent injection device according to one of the Claims 1 until 11 configured to inject ammonia or an aqueous urea solution into the exhaust pipe; and an SCR catalyst attached to the exhaust cylinder on a downstream side of a Position is arranged at which ammonia or the aqueous urea solution is injected. Verfahren zum Verarbeiten eines Abgases, wobei das Verfahren umfasst: Einspritzen einer wässrigen Harnstofflösung in das Abgas von der Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und Reduzieren des mit der wässrigen Harnstofflösung vermischten Abgases durch einen SCR-Katalysator, wenn eine Temperatur des Abgases 200 °C oder höher ist; und Einspritzen des erzeugten Ammoniaks in das Abgas durch die Reduktionsmittel-Einspritzvorrichtung und Reduzieren des mit dem Ammoniak vermischten Abgases durch den SCR-Katalysator, wenn eine Temperatur des Abgases tiefer als 200 °C ist.A method of processing an exhaust gas, the method comprising: injecting an aqueous urea solution into the exhaust gas from the reductant injector according to any one of the Claims 1 until 11 and reducing the exhaust gas mixed with the urea aqueous solution by an SCR catalyst when a temperature of the exhaust gas is 200 ° C or higher; and injecting the generated ammonia into the exhaust gas by the reducing agent injection device and reducing the exhaust gas mixed with the ammonia by the SCR catalyst when a temperature of the exhaust gas is lower than 200 ° C.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007327377A (en) 2006-06-07 2007-12-20 Hitachi Ltd Exhaust emission control device
WO2014148506A1 (en) 2013-03-22 2014-09-25 日本碍子株式会社 Reductant injection device, exhaust gas processing apparatus and exhaust gas processing method
JP2017180298A (en) 2016-03-30 2017-10-05 日本碍子株式会社 Reducer injection device, and exhaust gas treatment method
JP2017180299A (en) 2016-03-30 2017-10-05 日本碍子株式会社 Reducer injection device, and exhaust gas treatment device

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3784780B2 (en) * 2002-05-15 2006-06-14 谷 正士 Deodorizing catalyst, method for producing the same, and deodorizing apparatus
JP4262522B2 (en) * 2003-05-28 2009-05-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ Exhaust gas treatment device for engine and exhaust gas treatment method
US7229597B2 (en) * 2003-08-05 2007-06-12 Basfd Catalysts Llc Catalyzed SCR filter and emission treatment system
JP4453686B2 (en) * 2006-07-24 2010-04-21 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP4867675B2 (en) * 2007-01-23 2012-02-01 株式会社デンソー Reducing agent supply device
US9834875B2 (en) * 2007-10-09 2017-12-05 3M Innovative Properties Company Method of making mounting mats for mounting a pollution control panel
WO2009141893A1 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 イビデン株式会社 Honeycomb structure
CN103348104B (en) * 2011-03-18 2015-12-23 日野自动车株式会社 Urea water reformer and employ the waste gas cleaning plant of urea water reformer
DE102012103695A1 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Cummins Ltd. Exhaust gas after treatment device for use in both passenger cars and commercial vehicles, has urea-water channel with gas collecting pocket, in which gas, promoting in one direction by pump, is set under pressure
JP2015183633A (en) * 2014-03-25 2015-10-22 日本碍子株式会社 Emission control system
US20160032803A1 (en) * 2014-07-29 2016-02-04 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust After-treatment System Having Low Temperature SCR Catalyst
US10300435B2 (en) 2015-02-26 2019-05-28 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Ammonia generation apparatus and ammonia generation control apparatus
JP6553405B2 (en) * 2015-05-25 2019-07-31 日本特殊陶業株式会社 Ammonia generation controller
JP6288001B2 (en) * 2015-08-10 2018-03-07 トヨタ自動車株式会社 Internal combustion engine
CN108472644A (en) * 2016-01-22 2018-08-31 康明斯排放处理公司 System and method for remanufacturing selective catalytic reduction system operating
JP6742779B2 (en) * 2016-03-30 2020-08-19 日本碍子株式会社 Reductant injection device and exhaust gas treatment device
JP7345405B2 (en) * 2019-05-30 2023-09-15 日本碍子株式会社 Mixer for exhaust gas purification equipment, exhaust gas purification equipment, and exhaust gas purification method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007327377A (en) 2006-06-07 2007-12-20 Hitachi Ltd Exhaust emission control device
WO2014148506A1 (en) 2013-03-22 2014-09-25 日本碍子株式会社 Reductant injection device, exhaust gas processing apparatus and exhaust gas processing method
JP2017180298A (en) 2016-03-30 2017-10-05 日本碍子株式会社 Reducer injection device, and exhaust gas treatment method
JP2017180299A (en) 2016-03-30 2017-10-05 日本碍子株式会社 Reducer injection device, and exhaust gas treatment device

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